JP7076701B2 - A block copolymer and a method for producing the same, and a method for producing a structure including a phase-separated structure. - Google Patents
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Description
特許法第30条第2項適用 ・高分子学会予稿集66巻2号〔2017〕、発表番号2ESA05 発行日:平成29年9月6日 公益社団法人 高分子学会 ・第66回高分子討論会 公益社団法人高分子学会主催 開催場所:国立大学法人愛媛大学 開催日:平成29年9月21日Application of Article 30,
本発明は、ブロック共重合体及びその製造方法、ならびに相分離構造を含む構造体の製造方法に関する。 The present invention relates to a block copolymer and a method for producing the same, and a method for producing a structure including a phase-separated structure.
近年、大規模集積回路(LSI)のさらなる微細化に伴い、より繊細な構造体を加工する技術が求められている。このような要望に対して、互いに非相溶性のブロック同士を結合させたブロック共重合体の自己組織化により形成される相分離構造を利用して、より微細なパターンを形成する試みが始まっている。(例えば、特許文献1参照。)。
ブロック共重合体の相分離構造を利用するためには、ミクロ相分離により形成される自己組織化ナノ構造を、特定の領域のみに形成し、かつ、所望の方向へ配列させることが必須となる。これらの位置制御及び配向制御を実現するために、ガイドパターンによって、相分離パターンを制御するグラフォエピタキシーや、基板の化学状態の違いによって相分離パターンを制御するケミカルエピタキシー等のプロセスが提案されている(例えば、非特許文献1参照)。
In recent years, with the further miniaturization of large-scale integrated circuits (LSIs), there is a demand for a technique for processing a more delicate structure. In response to such demands, attempts have begun to form finer patterns by utilizing the phase-separated structure formed by self-assembly of block copolymers in which blocks that are incompatible with each other are bonded to each other. There is. (See, for example,
In order to utilize the phase-separated structure of block copolymers, it is essential that the self-assembled nanostructures formed by microphase separation are formed only in a specific region and arranged in a desired direction. .. In order to realize these position control and orientation control, processes such as grapho epitaxy that controls the phase separation pattern by the guide pattern and chemical epitaxy that controls the phase separation pattern by the difference in the chemical state of the substrate have been proposed. (See, for example, Non-Patent Document 1).
ブロック共重合体は相分離により規則的な周期構造を形成する。この周期構造は、ポリマー成分の体積比等により、シリンダー(柱状)、ラメラ(板状)、スフィア(球状)と変化し、その周期は分子量に依存することが知られている。
シリンダー形状が垂直に配向した垂直シリンダー形状や、水平に配向した水平シリンダー形状や、ラメラ形状が垂直に配向した垂直ラメラ形状を微細パターンとして形成する試みがされている。例えば、特許文献2では、ポリスチレンと、シロキサン誘導体とかなるブロック共重合体の側鎖末端に極性基を導入することにより、パターンの垂直配向性を向上する試みがなされている。
Block copolymers form a regular periodic structure by phase separation. It is known that this periodic structure changes into a cylinder (columnar), a lamella (plate), and a sphere (spherical) depending on the volume ratio of the polymer component and the like, and the period depends on the molecular weight.
Attempts have been made to form a vertical cylinder shape in which the cylinder shape is vertically oriented, a horizontal cylinder shape in which the cylinder shape is horizontally oriented, and a vertical lamella shape in which the lamella shape is vertically oriented as a fine pattern. For example,
特許文献2に記載の方法では、パターンの垂直配向性は向上するものの、エッチング後のラフネス向上に改善の余地があった。
非特許文献2には、ブロックAとブロックBから構成されるブロック共重合体中のブロックAとブロックBの界面厚(t)が、以下の式(1)の関係を満たすことが記載されている。
In the method described in
上記式(1)に示される通り、相互作用パラメータχが大きいほど、界面厚tが小さくなる。
例えば、ブロックAとブロックBから構成されるブロック共重合体を用いたパターニングにおいては、ドライエッチング等により片方のブロックを選択的に除去するため、ブロックAとブロックBとの界面がパターンのエッジ部に相当することになる。
ブロックAとブロックBとの界面には、ブロックAを構成する成分とブロックBを構成する成分とが混在している。界面における成分のばらつきがエッチング後のラフネスの要因となりうるため、界面厚tを小さくすることでラフネスの改善が期待される。
一般に相互作用パラメータχの大きなジブロック共重合体では、界面厚tが小さくなる一方で、ブロック間の表面自由エネルギー差も大きくなる。このため、相分離構造形成のための熱アニーリング処理時に、表面自由エネルギーの小さなブロックがブロック共重合体膜表面に偏析し、それに伴い微細加工に適した垂直配向パターンが形成しにくいという問題があった。
As shown in the above equation (1), the larger the interaction parameter χ, the smaller the interface thickness t.
For example, in patterning using a block copolymer composed of block A and block B, the interface between block A and block B is the edge portion of the pattern in order to selectively remove one block by dry etching or the like. Will be equivalent to.
At the interface between the block A and the block B, a component constituting the block A and a component constituting the block B are mixed. Since the variation of the components at the interface can be a factor of the roughness after etching, it is expected that the roughness is improved by reducing the interface thickness t.
Generally, in a diblock copolymer having a large interaction parameter χ, the interface thickness t becomes small, but the surface free energy difference between blocks also becomes large. For this reason, there is a problem that blocks having a small surface free energy segregate on the surface of the block copolymer film during the thermal annealing treatment for forming the phase-separated structure, and as a result, it is difficult to form a vertical alignment pattern suitable for fine processing. rice field.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、自己組織化リソグラフィ用として好適なブロック共重合体及びその製造方法、ならびに相分離構造を含む構造体の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a block copolymer suitable for self-assembled lithography and a method for producing the same, and a method for producing a structure including a phase-separated structure. And.
本発明の第一の態様は、ケイ素原子を含まない構成単位(u1)の繰り返し構造を有する重合体からなる第1ブロック、及び、ケイ素原子を含む構成単位(u2)の繰り返し構造を有する重合体からなる第2ブロックを備えたブロック共重合体であって、
前記第2ブロックは、
下記一般式(u2-1)で表される構成単位(u21)の繰り返し構造を有する重合体からなるブロック(b21)と、
前記構成単位(u21)以外のケイ素原子を含む構成単位(u22)の繰り返し構造を有する重合体からなるブロック(b22)と、
を含み、
前記ブロック(b22)は、前記第1ブロックと前記ブロック(b21)との間に位置している、ブロック共重合体である。
The first aspect of the present invention is a first block composed of a polymer having a repeating structure of a structural unit (u1) containing no silicon atom, and a polymer having a repeating structure of a structural unit (u2) containing a silicon atom. A block copolymer comprising a second block of
The second block is
A block (b21) made of a polymer having a repeating structure of a structural unit (u21) represented by the following general formula (u2-1), and a block (b21).
A block (b22) made of a polymer having a repeating structure of a structural unit (u22) containing a silicon atom other than the structural unit (u21), and a block (b22).
Including
The block (b22) is a block copolymer located between the first block and the block (b21).
本発明の第二の態様は、下記一般式(u1-1)で表される構成単位(u11)の繰り返し構造を有する重合体、又はα位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位(u12)の繰り返し構造を有する重合体からなる第1ブロックを調製する工程(a)と、
前記工程(a)で調製された第1ブロックに、シロキサン又は下記一般式(m2-2-2)で表される単量体(m222)を付加重合させて、第1ブロックとブロック(b22)とが結合したブロック共重合前駆体を調製する工程(b)と、
前記工程(b)で調製されたブロック共重合前駆体に、下記一般式(u2-1)で表される構成単位(u21)を誘導する単量体(m21)を付加重合させて、第1ブロックとブロック(b21)との間にブロック(b22)が位置したブロック共重合体を調製する工程(c)と、
を有し、
前記工程(c)において、前記ブロック共重合前駆体に前記単量体(m21)を付加重合させる際の反応温度を、前記工程(b)で前記第1ブロックにシロキサン又は前記単量体(m222)を付加重合させる際の反応温度に比べて低い温度に設定する、ブロック共重合体の製造方法である。
In the second aspect of the present invention, a polymer having a repeating structure of the structural unit (u11) represented by the following general formula (u1-1) or a hydrogen atom bonded to a carbon atom at the α-position is substituted with a substituent. The step (a) of preparing a first block composed of a polymer having a repeating structure of a structural unit (u12) derived from an acrylic acid ester which may be used.
A siloxane or a monomer (m222) represented by the following general formula (m2-2-2) is addition-polymerized to the first block prepared in the step (a), and the first block and the block (b22) are subjected to addition polymerization. Step (b) of preparing a block copolymerization precursor bonded with and
The block copolymer precursor prepared in the step (b) is subjected to addition polymerization of a monomer (m21) for inducing a structural unit (u21) represented by the following general formula (u2-1), and the first step is carried out. The step (c) of preparing a block copolymer in which the block (b22) is located between the blocks (b21) and the block (c).
Have,
In the step (c), the reaction temperature when the monomer (m21) is addition-polymerized to the block copolymer precursor is set to the siloxane or the monomer (m222) in the first block in the step (b). ) Is a method for producing a block copolymer, which is set to a temperature lower than the reaction temperature at the time of addition polymerization.
Rは、水素原子、炭素数1~5のアルキル基又は炭素数1~5のハロゲン化アルキル基である。RP221は、2価の連結基である。RP222は、ケイ素原子を有する有機基である。
RP211は、極性基を有する有機基、アルキル基、ハロゲン化アルキル基又は水素原子である。RP212は、極性基を有する有機基である。]
R is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an alkyl halide group having 1 to 5 carbon atoms. RP221 is a divalent linking group. RP222 is an organic group having a silicon atom.
RP211 is an organic group having a polar group, an alkyl group, an alkyl halide group or a hydrogen atom. RP212 is an organic group having a polar group. ]
本発明の第三の態様は、基板上に、前記第一の態様のブロック共重合体を含む層を形成する工程(i)と、
前記のブロック共重合体を含む層を相分離させる工程(ii)と、
を有する、相分離構造を含む構造体の製造方法である。
A third aspect of the present invention is the step (i) of forming a layer containing the block copolymer of the first aspect on the substrate.
In the step (ii) of phase-separating the layer containing the block copolymer,
Is a method for producing a structure including a phase-separated structure.
本明細書及び本特許請求の範囲において、「脂肪族」とは、芳香族に対する相対的な概念であって、芳香族性を持たない基、化合物等を意味するものと定義する。
「アルキル基」は、特に断りがない限り、直鎖状、分岐鎖状及び環状の1価の飽和炭化水素基を包含するものとする。
「アルキレン基」は、特に断りがない限り、直鎖状、分岐鎖状及び環状の2価の飽和炭化水素基を包含するものとする。アルコキシ基中のアルキル基も同様である。
「ハロゲン化アルキル基」は、アルキル基の水素原子の一部又は全部がハロゲン原子で置換された基であり、該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
「フッ素化アルキル基」又は「フッ素化アルキレン基」は、アルキル基又はアルキレン基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換された基をいう。
「構成単位」とは、高分子化合物(樹脂、重合体、共重合体)を構成するモノマー単位(単量体単位)を意味する。
「アクリル酸エステルから誘導される構成単位」とは、アクリル酸エステルのエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
「アクリル酸エステル」は、アクリル酸(CH2=CH-COOH)のカルボキシ基末端の水素原子が有機基で置換された化合物である。
アクリル酸エステルは、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよい。該α位の炭素原子に結合した水素原子を置換する置換基は、水素原子以外の原子又は基であり、たとえば炭素数1~5のアルキル基、炭素数1~5のハロゲン化アルキル基、ヒドロキシアルキル基等が挙げられる。なお、アクリル酸エステルのα位の炭素原子とは、特に断りがない限り、カルボニル基が結合している炭素原子のことである。
以下、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されたアクリル酸エステルをα置換アクリル酸エステルということがある。また、アクリル酸エステルとα置換アクリル酸エステルとを包括して「(α置換)アクリル酸エステル」ということがある。
「ヒドロキシスチレン誘導体から誘導される構成単位」とは、ヒドロキシスチレン誘導体のエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
「ヒドロキシスチレン誘導体」とは、ヒドロキシスチレンのα位の水素原子がアルキル基、ハロゲン化アルキル基等の他の置換基に置換されたもの、並びにそれらの誘導体を含む概念とする。それらの誘導体としては、α位の水素原子が置換基に置換されていてもよいヒドロキシスチレンの水酸基の水素原子を有機基で置換したもの、α位の水素原子が置換基に置換されていてもよいヒドロキシスチレンのベンゼン環に、水酸基以外の置換基が結合したもの、等が挙げられる。なお、α位(α位の炭素原子)とは、特に断りがない限り、ベンゼン環が結合している炭素原子のことをいう。
ヒドロキシスチレンのα位の水素原子を置換する置換基としては、前記α置換アクリル酸エステルにおいて、α位の置換基として挙げたものと同様のものが挙げられる。
「ビニル安息香酸若しくはビニル安息香酸誘導体から誘導される構成単位」とは、ビニル安息香酸若しくはビニル安息香酸誘導体のエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
「ビニル安息香酸誘導体」とは、ビニル安息香酸のα位の水素原子がアルキル基、ハロゲン化アルキル基等の他の置換基に置換されたもの、並びにそれらの誘導体を含む概念とする。それらの誘導体としては、α位の水素原子が置換基に置換されていてもよいビニル安息香酸のカルボキシ基の水素原子を有機基で置換したもの、α位の水素原子が置換基に置換されていてもよいビニル安息香酸のベンゼン環に、水酸基およびカルボキシ基以外の置換基が結合したもの、等が挙げられる。なお、α位(α位の炭素原子)とは、特に断りがない限り、ベンゼン環が結合している炭素原子のことをいう。
「スチレン誘導体」とは、スチレンのα位の水素原子がアルキル基、ハロゲン化アルキル基等の他の置換基に置換されたものを意味する。
「スチレンから誘導される構成単位」、「スチレン誘導体から誘導される構成単位」とは、スチレン又はスチレン誘導体のエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
上記α位の置換基としてのアルキル基は、直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基)等が挙げられる。
また、α位の置換基としてのハロゲン化アルキル基は、具体的には、上記「α位の置換基としてのアルキル基」の水素原子の一部または全部を、ハロゲン原子で置換した基が挙げられる。該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。
また、α位の置換基としてのヒドロキシアルキル基は、具体的には、上記「α位の置換基としてのアルキル基」の水素原子の一部または全部を、水酸基で置換した基が挙げられる。該ヒドロキシアルキル基における水酸基の数は、1~5が好ましく、1が最も好ましい。
「露光」は、放射線の照射全般を含む概念とする。
As used herein and in the claims, "aliphatic" is defined as a relative concept to aromatics, meaning groups, compounds, etc. that do not have aromaticity.
Unless otherwise specified, the "alkyl group" shall include linear, branched and cyclic monovalent saturated hydrocarbon groups.
Unless otherwise specified, the "alkylene group" includes linear, branched and cyclic divalent saturated hydrocarbon groups. The same applies to the alkyl group in the alkoxy group.
The "alkyl halide group" is a group in which a part or all of the hydrogen atom of the alkyl group is substituted with a halogen atom, and examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom.
The "fluorinated alkyl group" or "fluorinated alkylene group" refers to a group in which a part or all of the hydrogen atom of the alkyl group or the alkylene group is substituted with a fluorine atom.
The “constituent unit” means a monomer unit (monomer unit) constituting a polymer compound (resin, polymer, copolymer).
The “constituent unit derived from the acrylic acid ester” means a structural unit formed by cleaving the ethylenic double bond of the acrylic acid ester.
The "acrylic acid ester" is a compound in which the hydrogen atom at the terminal of the carboxy group of acrylic acid (CH 2 = CH-COOH) is replaced with an organic group.
In the acrylic acid ester, the hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α-position may be substituted with a substituent. The substituent that replaces the hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α-position is an atom or group other than the hydrogen atom, for example, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkyl halide group having 1 to 5 carbon atoms, and a hydroxy group. Examples thereof include an alkyl group. The carbon atom at the α-position of the acrylic acid ester is a carbon atom to which a carbonyl group is bonded unless otherwise specified.
Hereinafter, an acrylic acid ester in which a hydrogen atom bonded to a carbon atom at the α-position is substituted with a substituent may be referred to as an α-substituted acrylic acid ester. Further, the acrylic acid ester and the α-substituted acrylic acid ester may be collectively referred to as “(α-substituted) acrylic acid ester”.
The “constituent unit derived from the hydroxystyrene derivative” means a structural unit formed by cleaving the ethylenic double bond of the hydroxystyrene derivative.
The term "hydroxystyrene derivative" is a concept including a hydrogen atom at the α-position of hydroxystyrene substituted with another substituent such as an alkyl group or an alkyl halide group, and derivatives thereof. As those derivatives, the hydrogen atom at the α-position may be substituted with a substituent, the hydrogen atom of the hydroxyl group of hydroxystyrene is substituted with an organic group, or the hydrogen atom at the α-position is substituted with a substituent. Examples thereof include a good hydroxystyrene benzene ring to which a substituent other than a hydroxyl group is bonded. The α-position (carbon atom at the α-position) refers to a carbon atom to which a benzene ring is bonded, unless otherwise specified.
Examples of the substituent substituting the hydrogen atom at the α-position of hydroxystyrene include the same as those mentioned as the substituent at the α-position in the α-substituted acrylic acid ester.
The "constituent unit derived from vinyl benzoic acid or a vinyl benzoic acid derivative" means a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of vinyl benzoic acid or a vinyl benzoic acid derivative.
The term "vinyl benzoic acid derivative" is a concept including a hydrogen atom at the α-position of vinyl benzoic acid substituted with another substituent such as an alkyl group or an alkyl halide group, and derivatives thereof. As those derivatives, the hydrogen atom at the α-position may be substituted with a substituent, the hydrogen atom of the carboxy group of vinyl benzoic acid is substituted with an organic group, and the hydrogen atom at the α-position is substituted with a substituent. Examples thereof include a benzene ring of vinyl benzoic acid to which a substituent other than a hydroxyl group and a carboxy group is bonded. The α-position (carbon atom at the α-position) refers to a carbon atom to which a benzene ring is bonded, unless otherwise specified.
The "styrene derivative" means that the hydrogen atom at the α-position of styrene is substituted with another substituent such as an alkyl group or an alkyl halide group.
“Constituent unit derived from styrene” and “constituent unit derived from a styrene derivative” mean a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of styrene or a styrene derivative.
The alkyl group as the substituent at the α-position is preferably a linear or branched alkyl group, specifically, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, and the like. tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group) and the like can be mentioned.
Further, the alkyl halide group as the substituent at the α-position is specifically a group in which a part or all of the hydrogen atom of the above-mentioned "alkyl group as the substituent at the α-position" is substituted with a halogen atom. Be done. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom and the like, and a fluorine atom is particularly preferable.
Further, as the hydroxyalkyl group as the substituent at the α-position, specifically, a group in which a part or all of the hydrogen atom of the above-mentioned “alkyl group as the substituent at the α-position” is substituted with a hydroxyl group can be mentioned. The number of hydroxyl groups in the hydroxyalkyl group is preferably 1 to 5, most preferably 1.
"Exposure" is a concept that includes general irradiation of radiation.
本発明によれば、自己組織化リソグラフィ用として好適なブロック共重合体及びその製造方法、ならびに相分離構造を含む構造体の製造方法を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a block copolymer suitable for self-assembled lithography, a method for producing the block copolymer thereof, and a method for producing a structure including a phase-separated structure.
≪ブロック共重合体≫
本実施形態にかかるブロック共重合体は、ケイ素原子を含まない構成単位(u1)の繰り返し構造を有する重合体からなる第1ブロック、及び、ケイ素原子を含む構成単位(u2)の繰り返し構造を有する重合体からなる第2ブロックを備える。
本実施形態において、「ブロック共重合体」とは、複数種類のブロック(同種の構成単位が繰り返し結合した部分構成成分)が結合した高分子である。ブロック共重合体を構成するブロックは、2種類であってもよく、3種類以上であってもよい。
≪Block copolymer≫
The block copolymer according to the present embodiment has a first block made of a polymer having a repeating structure of a structural unit (u1) not containing a silicon atom, and a repeating structure of a structural unit (u2) containing a silicon atom. It includes a second block made of a polymer.
In the present embodiment, the "block copolymer" is a polymer to which a plurality of types of blocks (partial constituents in which the same type of constituent units are repeatedly bonded) are bonded. The number of types of blocks constituting the block copolymer may be two or more.
<第1ブロック>
本実施形態において、第1ブロックは、ケイ素原子を含まない構成単位(u1)の繰り返し構造を有する重合体からなるものであれば限定されず、例えば下記一般式(u1-1)で表される構成単位(u11)の繰り返し構造を有する重合体、又はα位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位(u12)の繰り返し構造を有する重合体からなるブロックが挙げられる。
<1st block>
In the present embodiment, the first block is not limited as long as it is made of a polymer having a repeating structure of a structural unit (u1) containing no silicon atom, and is represented by, for example, the following general formula (u1-1). A polymer having a repeating structure of the structural unit (u11), or a repeating structure of the structural unit (u12) derived from an acrylic acid ester in which a hydrogen atom bonded to a carbon atom at the α-position may be substituted with a substituent. Examples thereof include a block made of a polymer having the same.
(構成単位(u11))
前記一般式(u1-1)中、RP111は、アルキル基、ハロゲン化アルキル基又は水素原子である。
RP111のアルキル基としては、直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が好ましく、具体的には、炭素数1~5のアルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基)等が挙げられる。
RP111のハロゲン化アルキル基としては、前記アルキル基の水素原子の一部または全部を、ハロゲン原子で置換した基が挙げられる。該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げらる。
なかでも、RP111としては、アルキル基、ハロゲン化アルキル基又は水素原子好ましく、炭素数1~5のアルキル基、炭素数1~5のハロゲン化アルキル基又は水素原子好ましく、メチル基又は水素原子が最も好ましい。
(Constituent unit (u11))
In the general formula (u1-1), RP111 is an alkyl group, an alkyl halide group or a hydrogen atom.
The alkyl group of RP111 is preferably a linear or branched alkyl group, and specifically, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms (methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl). Group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group) and the like.
Examples of the halogenated alkyl group of RP111 include a group in which a part or all of the hydrogen atom of the alkyl group is replaced with a halogen atom. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom and the like.
Among them, as RP111 , an alkyl group, an alkyl halide group or a hydrogen atom is preferable, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkyl halide group having 1 to 5 carbon atoms or a hydrogen atom is preferable, and a methyl group or a hydrogen atom is preferable. Most preferred.
前記一般式(u1-1)中、RP112は、置換基を有していてもよい芳香族環式基である。
RP112の芳香族環式基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、アントラセニル基、ピリジル基等が挙げられる。なかでも、RP112の芳香族環式基としては、フェニル基又はナフチル基が好ましく、フェニル基がより好ましい。
RP112の芳香族環式基が有していてもよい置換基としては、炭素数1~5のアルキル基、ハロゲン原子、炭素数1~5のハロゲン化アルキル基等が挙げられる。
炭素数1~5のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
ハロゲン化アルキル基としては、前記アルキル基の水素原子の一部または全部を、ハロゲン原子で置換した基が挙げられる。
In the general formula (u1-1), RP112 is an aromatic cyclic group which may have a substituent.
Examples of the aromatic cyclic group of RP112 include a phenyl group, a naphthyl group, a biphenyl group, an anthrasenyl group, a pyridyl group and the like. Among them, as the aromatic cyclic group of RP112 , a phenyl group or a naphthyl group is preferable, and a phenyl group is more preferable.
Examples of the substituent that the aromatic cyclic group of RP112 may have include an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a halogen atom, and an alkyl halide group having 1 to 5 carbon atoms.
Examples of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, an isopentyl group, a neopentyl group and the like.
Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom and the like.
Examples of the alkyl halide group include a group in which a part or all of the hydrogen atom of the alkyl group is replaced with a halogen atom.
(構成単位(u12))
本実施形態において、構成単位(u12)としては、アクリル酸メチルから誘導される構成単位、アクリル酸エチルから誘導される構成単位、アクリル酸プロピルから誘導される構成単位、アクリル酸n-ブチルから誘導される構成単位、アクリル酸t-ブチルから誘導される構成単位、アクリル酸シクロヘキシルから誘導される構成単位、アクリル酸オクチルから誘導される構成単位、アクリル酸ノニルから誘導される構成単位、アクリル酸ヒドロキシエチルから誘導される構成単位、アクリル酸ヒドロキシプロピルから誘導される構成単位、アクリル酸ベンジルから誘導される構成単位、アクリル酸アントラセンから誘導される構成単位、アクリル酸グリシジルから誘導される構成単位、アクリル酸3,4-エポキシシクロヘキシルメタンから誘導される構成単位、メタクリル酸メチルから誘導される構成単位、メタクリル酸エチルから誘導される構成単位、メタクリル酸プロピルから誘導される構成単位、メタクリル酸n-ブチルから誘導される構成単位、メタクリル酸t-ブチルから誘導される構成単位、メタクリル酸シクロヘキシルから誘導される構成単位、メタクリル酸オクチルから誘導される構成単位、メタクリル酸ノニルから誘導される構成単位、メタクリル酸ヒドロキシエチルから誘導される構成単位、メタクリル酸ヒドロキシプロピルから誘導される構成単位、メタクリル酸ベンジルから誘導される構成単位、メタクリル酸アントラセンから誘導される構成単位、メタクリル酸グリシジルから誘導される構成単位、メタクリル酸3,4-エポキシシクロヘキシルメタンから誘導される構成単位などが挙げられる。
これらのなかでも、構成単位(u12)としては、アクリル酸メチルから誘導される構成単位、アクリル酸エチルから誘導される構成単位、アクリル酸t-ブチルから誘導される構成単位、メタクリル酸メチルから誘導される構成単位、メタクリル酸エチルから誘導される構成単位、メタクリル酸t-ブチルから誘導される構成単位が好ましい。
(Constituent unit (u12))
In the present embodiment, the constituent unit (u12) is derived from a constituent unit derived from methyl acrylate, a constituent unit derived from ethyl acrylate, a constituent unit derived from propyl acrylate, and n-butyl acrylate. Constituent unit derived from t-butyl acrylate, structural unit derived from cyclohexyl acrylate, structural unit derived from octyl acrylate, structural unit derived from nonyl acrylate, hydroxy acid acrylate. Constituent units derived from ethyl, constitutive units derived from hydroxypropyl acrylate, constitutive units derived from benzyl acrylate, constitutive units derived from anthracene acrylate, constituent units derived from glycidyl acrylate, acrylic. Constituent Units Derived from 3,4-Epoxycyclohexylmethane, Constituent Units Derived from Methyl Methacrylate, Constituent Units Derived from Ethyl Methacrylate, Constituent Units Derived from propyl Methacrylate, n-Butyl Methacrylate Constituent units derived from, t-butyl methacrylate, constitutive units derived from cyclohexyl methacrylate, constitutive units derived from octyl methacrylate, constituent units derived from nonyl methacrylate, methacrylic acid. Constituent units derived from hydroxyethyl acetate, structural units derived from hydroxypropyl methacrylate, structural units derived from benzyl methacrylate, structural units derived from anthracene methacrylate, and structural units derived from glycidyl methacrylate. , Constituent units derived from
Among these, the constituent unit (u12) is a constituent unit derived from methyl acrylate, a constituent unit derived from ethyl acrylate, a constituent unit derived from t-butyl acrylate, and a constituent unit derived from methyl methacrylate. Constituent units derived from, a structural unit derived from ethyl methacrylate, and a structural unit derived from t-butyl methacrylate are preferable.
<第2ブロック>
本実施形態において、第2ブロックは、下記一般式(u2-1)で表される構成単位(u21)の繰り返し構造を有する重合体からなるブロック(b21)と、前記構成単位(u21)以外のケイ素原子を含む構成単位(u22)の繰り返し構造を有する重合体からなるブロック(b22)と、を含み、前記ブロック(b22)は、前記第1ブロックと前記ブロック(b21)との間に位置している。
<2nd block>
In the present embodiment, the second block is a block (b21) made of a polymer having a repeating structure of a structural unit (u21) represented by the following general formula (u2-1), and a block (b21) other than the structural unit (u21). It comprises a block (b22) made of a polymer having a repeating structure of a structural unit (u22) containing a silicon atom, and the block (b22) is located between the first block and the block (b21). ing.
(構成単位(u21))
前記一般式(u2-1)中、RP211は、極性基を有する有機基、アルキル基、ハロゲン化アルキル基又は水素原子である。
RP211の「極性基を有する有機基」における有機基としては、置換基を有していてもよい1価の炭化水素基が挙げられる。該炭化水素基は、脂肪族炭化水素基であってもよく、芳香族炭化水素基であってもよい。
(Constituent unit (u21))
In the general formula (u2-1), RP211 is an organic group having a polar group, an alkyl group, an alkyl halide group or a hydrogen atom.
Examples of the organic group in the "organic group having a polar group" of RP211 include a monovalent hydrocarbon group which may have a substituent. The hydrocarbon group may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group.
・・RP211における脂肪族炭化水素基
該脂肪族炭化水素基は、芳香族性を持たない炭化水素基を意味する。該脂肪族炭化水素基は、飽和であってもよく、不飽和であってもよく、通常は飽和であることが好ましい。
前記脂肪族炭化水素基としては、直鎖状若しくは分岐鎖状の脂肪族炭化水素基、又は構造中に環を含む脂肪族炭化水素基等が挙げられる。
· · Aliphatic hydrocarbon group in R P211 The aliphatic hydrocarbon group means a hydrocarbon group having no aromaticity. The aliphatic hydrocarbon group may be saturated or unsaturated, and is usually preferably saturated.
Examples of the aliphatic hydrocarbon group include a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, an aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure, and the like.
・・・直鎖状若しくは分岐鎖状の脂肪族炭化水素基
該直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基などが挙げられる。前記アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2-エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基などの炭素数1~20(好ましくは炭素数1~10、より好ましくは炭素数1~6)のアルキル基が挙げられる。前記アルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、ブテニル基などの炭素数2~20(好ましくは炭素数2~10、より好ましくは炭素数2~6)のアルケニル基が挙げられる。前記アルキニル基としては、例えば、エチニル基、プロピニル基などの炭素数2~20(好ましくは炭素数2~10、より好ましくは炭素数2~6)のアルキニル基が挙げられる。
... Linear or branched aliphatic hydrocarbon group Examples of the linear or branched aliphatic hydrocarbon group include an alkyl group, an alkenyl group and an alkynyl group. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, an isobutyl group, an s-butyl group, a t-butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, and 2-. Examples thereof include alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms (preferably 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms) such as ethylhexyl groups, nonyl groups and decyl groups. Examples of the alkenyl group include alkenyl groups having 2 to 20 carbon atoms (preferably 2 to 10 carbon atoms, more preferably 2 to 6 carbon atoms) such as a vinyl group, an allyl group, and a butenyl group. Examples of the alkynyl group include alkynyl groups having 2 to 20 carbon atoms (preferably 2 to 10 carbon atoms, more preferably 2 to 6 carbon atoms) such as an ethynyl group and a propynyl group.
前記直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基は、置換基を有していてもよく、有していなくてもよい。該置換基としては、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数1~5のフッ素化アルキル基、カルボニル基等が挙げられる。 The linear or branched aliphatic hydrocarbon group may or may not have a substituent. Examples of the substituent include a fluorine atom, a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with a fluorine atom, a carbonyl group and the like.
・・・構造中に環を含む脂肪族炭化水素基
前記の構造中に環を含む脂肪族炭化水素基としては、例えば、脂環式炭化水素基、脂環式炭化水素基が直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の末端に結合した基、脂環式炭化水素基が直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の途中に介在する基などが挙げられる。
脂環式炭化水素基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基などの3~8員環のシクロアルキル基;シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基などの3~8員環のシクロアルケニル基;アダマンチル基、ノルボルニル基などの炭素数4~20(好ましくは炭素数7~12)の橋架け環式炭化水素基などが挙げられる。
... An aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure As the aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure, for example, an alicyclic hydrocarbon group or an alicyclic hydrocarbon group is linear or linear. Examples thereof include a group bonded to the terminal of a branched aliphatic hydrocarbon group, a group in which an alicyclic hydrocarbon group is interposed in the middle of a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, and the like.
Examples of the alicyclic hydrocarbon group include a 3- to 8-membered cycloalkyl group such as a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group and a cyclooctyl group; a cyclopentenyl group and a cyclohexenyl group. Examples thereof include a 3- to 8-membered ring cycloalkenyl group; a bridging ring-type hydrocarbon group having 4 to 20 carbon atoms (preferably 7 to 12 carbon atoms) such as an adamantyl group and a norbornyl group.
環状の脂肪族炭化水素基は、置換基を有していてもよいし、有していなくてもよい。該置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、カルボニル基等が挙げられる。
前記置換基としてのアルキル基としては、炭素数1~5のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、tert-ブチル基であることが最も好ましい。
前記置換基としてのアルコキシ基としては、炭素数1~5のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、iso-プロポキシ基、n-ブトキシ基、tert-ブトキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基が最も好ましい。
前記置換基としてのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
前記置換基としてのハロゲン化アルキル基としては、前記アルキル基の水素原子の一部または全部が前記ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。
環状の脂肪族炭化水素基は、その環構造を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子を含む置換基で置換されてもよい。該ヘテロ原子を含む置換基としては、-O-、-C(=O)-O-、-S-、-S(=O)2-、-S(=O)2-O-が好ましい。
The cyclic aliphatic hydrocarbon group may or may not have a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, an alkyl halide group, a hydroxyl group, a carbonyl group and the like.
As the alkyl group as the substituent, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferable, and a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group and a tert-butyl group are most preferable.
As the alkoxy group as the substituent, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms is preferable, a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an iso-propoxy group, an n-butoxy group and a tert-butoxy group are preferable, and methoxy is preferable. Groups and ethoxy groups are most preferred.
Examples of the halogen atom as the substituent include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom and the like, and a fluorine atom is preferable.
Examples of the halogenated alkyl group as the substituent include a group in which a part or all of the hydrogen atom of the alkyl group is substituted with the halogen atom.
The cyclic aliphatic hydrocarbon group may be substituted with a substituent containing a hetero atom as a part of the carbon atom constituting the ring structure. As the substituent containing the heteroatom, —O—, —C (= O) —O—, —S—, —S (= O) 2- , —S (= O) 2 -O— are preferable.
・・RP211における芳香族炭化水素基
該芳香族炭化水素基は、芳香環を少なくとも1つ有する炭化水素基である。
この芳香環は、4n+2個のπ電子をもつ環状共役系であれば特に限定されず、単環式でも多環式でもよい。芳香環の炭素数は5~30であることが好ましく、5~20がより好ましく、6~15がさらに好ましく、6~12が特に好ましい。ただし、該炭素数には、置換基における炭素数を含まないものとする。芳香環として具体的には、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン等の芳香族炭化水素環;前記芳香族炭化水素環を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子で置換された芳香族複素環等が挙げられる。芳香族複素環におけるヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。
芳香族複素環として具体的には、ピリジン環、チオフェン環等が挙げられる。
芳香族炭化水素基として具体的には、前記芳香族炭化水素環または芳香族複素環から水素原子を1つ除いた基(アリール基またはヘテロアリール基);2以上の芳香環を含む芳香族化合物(たとえばビフェニル、フルオレン等)から水素原子を1つ除いた基;前記芳香族炭化水素環または芳香族複素環から水素原子を1つ除いた基(アリール基またはヘテロアリール基)の水素原子の1つがアルキル基で置換された基(たとえば、ベンジル基、フェネチル基、1-ナフチルメチル基、2-ナフチルメチル基、1-ナフチルエチル基、2-ナフチルエチル基等のアリールアルキル基)等が挙げられる。前記アリール基またはヘテロアリール基に結合するアルキレン基の炭素数は、1~4であることが好ましく、1~2であることがより好ましく、1であることが特に好ましい。
Aromatic hydrocarbon group in R P211 The aromatic hydrocarbon group is a hydrocarbon group having at least one aromatic ring.
The aromatic ring is not particularly limited as long as it is a cyclic conjugated system having 4n + 2 π electrons, and may be a monocyclic type or a polycyclic type. The number of carbon atoms in the aromatic ring is preferably 5 to 30, more preferably 5 to 20, further preferably 6 to 15, and particularly preferably 6 to 12. However, the carbon number does not include the carbon number in the substituent. Specific examples of the aromatic ring include aromatic hydrocarbon rings such as benzene, naphthalene, anthracene, and phenanthrene; aromatic heterocycles in which some of the carbon atoms constituting the aromatic hydrocarbon ring are substituted with heteroatoms. Can be mentioned. Examples of the hetero atom in the aromatic heterocycle include an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom and the like.
Specific examples of the aromatic heterocycle include a pyridine ring and a thiophene ring.
Specifically, the aromatic hydrocarbon group is a group obtained by removing one hydrogen atom from the aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocycle (aryl group or heteroaryl group); an aromatic compound containing two or more aromatic rings. A group from which one hydrogen atom has been removed (for example, biphenyl, fluorene, etc.); one of the hydrogen atoms of the group (aryl group or heteroaryl group) from which one hydrogen atom has been removed from the aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocyclic ring. Examples thereof include groups in which one is substituted with an alkyl group (for example, an arylalkyl group such as a benzyl group, a phenethyl group, a 1-naphthylmethyl group, a 2-naphthylmethyl group, a 1-naphthylethyl group, a 2-naphthylethyl group) and the like. .. The carbon number of the alkylene group bonded to the aryl group or the heteroaryl group is preferably 1 to 4, more preferably 1 to 2, and particularly preferably 1.
前記芳香族炭化水素基は、当該芳香族炭化水素基が有する水素原子が置換基で置換されていてもよい。たとえば当該芳香族炭化水素基中の芳香環に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよい。該置換基としては、たとえば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基等が挙げられる。
前記置換基としてのアルキル基としては、炭素数1~5のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、tert-ブチル基であることが最も好ましい。
前記置換基としてのアルコキシ基、ハロゲン原子およびハロゲン化アルキル基としては、前記環状の脂肪族炭化水素基が有する水素原子を置換する置換基として例示したものが挙げられる。
In the aromatic hydrocarbon group, the hydrogen atom of the aromatic hydrocarbon group may be substituted with a substituent. For example, the hydrogen atom bonded to the aromatic ring in the aromatic hydrocarbon group may be substituted with a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, an alkyl halide group, a hydroxyl group and the like.
As the alkyl group as the substituent, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferable, and a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group and a tert-butyl group are most preferable.
Examples of the alkoxy group, the halogen atom and the alkyl halide group as the substituent include those exemplified as the substituent for substituting the hydrogen atom of the cyclic aliphatic hydrocarbon group.
RP211の「極性基を有する有機基」における極性基としては、-OH、-C(=O)OH、-O-、-C(=O)-、-C(=O)-O-、-SH、-SO3H、-S-、-C(=S)-、-S(=O)-、-S(=O)2-、-S(=O)2-O-、-NH2、-N=、-NH-、-C(=O)NH-、等が挙げられる。 The polar groups in the "organic group having a polar group" of R P211 include -OH, -C (= O) OH, -O-, -C (= O)-, -C (= O) -O-, -SH, -SO 3 H, -S-, -C (= S)-, -S (= O)-, -S (= O) 2- , -S (= O) 2 -O-, -NH 2 , -N =, -NH-, -C (= O) NH-, and the like can be mentioned.
前記一般式(u2-1)中、RP211のアルキル基としては、RP211における脂肪族炭化水素基としてのアルキル基と同様のものが挙げられる。
RP211のハロゲン化アルキル基としては、前記アルキル基の水素原子の一部または全部を、ハロゲン原子で置換した基が挙げられる。該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げらる。
In the general formula (u2-1), examples of the alkyl group of RP211 include the same as the alkyl group as the aliphatic hydrocarbon group in RP211 .
Examples of the halogenated alkyl group of R P211 include a group in which a part or all of the hydrogen atom of the alkyl group is replaced with a halogen atom. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom and the like.
前記構成単位(u21)は、下記一般式(u2-1-1)で表される構成単位であることが好ましい。 The structural unit (u21) is preferably a structural unit represented by the following general formula (u2-1-1).
前記一般式(u2-1-1)中、Rは、水素原子、炭素数1~5のアルキル基又は炭素数1~5のハロゲン化アルキル基である。
Rの炭素数1~5のアルキル基又は炭素数1~5のハロゲン化アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。
Rのハロゲン化アルキル基としては、前記アルキル基の水素原子の一部または全部を、ハロゲン原子で置換した基が挙げられる。該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げらる。
なかでも、Rとしては、メチル基又は水素原子が好ましい。
In the general formula (u2-1-1), R is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an alkyl halide group having 1 to 5 carbon atoms.
Examples of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or the alkyl halide group having 1 to 5 carbon atoms of R include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group and a pentyl. Examples include a group, an isopentyl group, a neopentyl group and the like.
Examples of the halogenated alkyl group of R include a group in which a part or all of the hydrogen atom of the alkyl group is replaced with a halogen atom. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom and the like.
Among them, R is preferably a methyl group or a hydrogen atom.
前記一般式(u2-1-1)中、RP213は、2価の連結基である。2価の連結基としては特に限定されないが、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基、ヘテロ原子を含む2価の連結基等が好適なものとして挙げられる。 In the general formula (u2-1-1), RP213 is a divalent linking group. The divalent linking group is not particularly limited, and examples thereof include a divalent hydrocarbon group which may have a substituent, a divalent linking group containing a heteroatom, and the like.
・置換基を有していてもよい2価の炭化水素基:
RP213が置換基を有していてもよい2価の炭化水素基である場合、該炭化水素基は、脂肪族炭化水素基であってもよく、芳香族炭化水素基であってもよい。
A divalent hydrocarbon group that may have a substituent:
When RP213 is a divalent hydrocarbon group which may have a substituent, the hydrocarbon group may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group.
・・RP213における脂肪族炭化水素基
該脂肪族炭化水素基は、芳香族性を持たない炭化水素基を意味する。該脂肪族炭化水素基は、飽和であってもよく、不飽和であってもよく、通常は飽和であることが好ましい。
前記脂肪族炭化水素基としては、直鎖状若しくは分岐鎖状の脂肪族炭化水素基、又は構造中に環を含む脂肪族炭化水素基等が挙げられる。
· · Aliphatic hydrocarbon group in RP213 The aliphatic hydrocarbon group means a hydrocarbon group having no aromaticity. The aliphatic hydrocarbon group may be saturated or unsaturated, and is usually preferably saturated.
Examples of the aliphatic hydrocarbon group include a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, an aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure, and the like.
・・・直鎖状若しくは分岐鎖状の脂肪族炭化水素基
該直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基は、炭素数が1~10であることが好ましく、1~6がより好ましく、1~4がさらに好ましく、1~3が最も好ましい。
直鎖状の脂肪族炭化水素基としては、直鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、メチレン基[-CH2-]、エチレン基[-(CH2)2-]、トリメチレン基[-(CH2)3-]、テトラメチレン基[-(CH2)4-]、ペンタメチレン基[-(CH2)5-]等が挙げられる。
分岐鎖状の脂肪族炭化水素基としては、分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、-CH(CH3)-、-CH(CH2CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CH3)(CH2CH3)-、-C(CH3)(CH2CH2CH3)-、-C(CH2CH3)2-等のアルキルメチレン基;-CH(CH3)CH2-、-CH(CH3)CH(CH3)-、-C(CH3)2CH2-、-CH(CH2CH3)CH2-、-C(CH2CH3)2-CH2-等のアルキルエチレン基;-CH(CH3)CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2-等のアルキルトリメチレン基;-CH(CH3)CH2CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2CH2-等のアルキルテトラメチレン基などのアルキルアルキレン基等が挙げられる。アルキルアルキレン基におけるアルキル基としては、炭素数1~5の直鎖状のアルキル基が好ましい。
... Linear or branched aliphatic hydrocarbon group The linear or branched aliphatic hydrocarbon group preferably has 1 to 10 carbon atoms, and more preferably 1 to 6 carbon atoms. 1 to 4 are more preferable, and 1 to 3 are most preferable.
As the linear aliphatic hydrocarbon group, a linear alkylene group is preferable, and specifically, a methylene group [-CH 2- ], an ethylene group [-(CH 2 ) 2- ], a trimethylene group [ -(CH 2 ) 3- ], tetramethylene group [-(CH 2 ) 4- ], pentamethylene group [-(CH 2 ) 5- ] and the like can be mentioned.
As the branched aliphatic hydrocarbon group, a branched alkylene group is preferable, and specifically, -CH (CH 3 )-, -CH (CH 2 CH 3 )-, and -C (CH 3 ). 2- , -C (CH 3 ) (CH 2 CH 3 )-, -C (CH 3 ) (CH 2 CH 2 CH 3 )-, -C (CH 2 CH 3 ) 2 -etc. Alkyl methylene groups;- CH (CH 3 ) CH 2- , -CH (CH 3 ) CH (CH 3 )-, -C (CH 3 ) 2 CH 2- , -CH (CH 2 CH 3 ) CH 2- , -C (CH 2 ) CH 3 ) 2 -CH 2 -etc. Alkylethylene groups; -CH (CH 3 ) CH 2 CH 2- , -CH 2 CH (CH 3 ) CH 2 -etc. Alkyltrimethylene groups; -CH (CH 3 ) Examples thereof include alkylalkylene groups such as alkyltetramethylene groups such as CH 2 CH 2 CH 2- , −CH 2 CH (CH 3 ) CH 2 CH 2- and the like. As the alkyl group in the alkylalkylene group, a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferable.
前記直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基は、置換基を有していてもよく、有していなくてもよい。該置換基としては、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数1~5のフッ素化アルキル基、カルボニル基等が挙げられる。 The linear or branched aliphatic hydrocarbon group may or may not have a substituent. Examples of the substituent include a fluorine atom, a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with a fluorine atom, a carbonyl group and the like.
・・・構造中に環を含む脂肪族炭化水素基
該構造中に環を含む脂肪族炭化水素基としては、環構造中にヘテロ原子を含む置換基を含んでもよい環状の脂肪族炭化水素基(脂肪族炭化水素環から水素原子を2個除いた基)、前記環状の脂肪族炭化水素基が直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の末端に結合した基、前記環状の脂肪族炭化水素基が直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の途中に介在する基などが挙げられる。前記直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基としては前記と同様のものが挙げられる。
環状の脂肪族炭化水素基は、炭素数が3~20であることが好ましく、3~12であることがより好ましい。
環状の脂肪族炭化水素基は、多環式基であってもよく、単環式基であってもよい。単環式の脂環式炭化水素基としては、モノシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基が好ましい。該モノシクロアルカンとしては炭素数3~6のものが好ましく、具体的にはシクロペンタン、シクロヘキサン等が挙げられる。多環式の脂環式炭化水素基としては、ポリシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基が好ましく、該ポリシクロアルカンとしては炭素数7~12のものが好ましく、具体的にはアダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等が挙げられる。
... An aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure As the aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure, a cyclic aliphatic hydrocarbon group may contain a substituent containing a hetero atom in the ring structure. (A group obtained by removing two hydrogen atoms from the aliphatic hydrocarbon ring), a group in which the cyclic aliphatic hydrocarbon group is bonded to the terminal of a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, the cyclic fat. Examples thereof include a group in which a group hydrocarbon group intervenes in the middle of a linear or branched aliphatic hydrocarbon group. Examples of the linear or branched aliphatic hydrocarbon group include the same groups as described above.
The cyclic aliphatic hydrocarbon group preferably has 3 to 20 carbon atoms, and more preferably 3 to 12 carbon atoms.
The cyclic aliphatic hydrocarbon group may be a polycyclic group or a monocyclic group. As the monocyclic alicyclic hydrocarbon group, a group obtained by removing two hydrogen atoms from a monocycloalkane is preferable. The monocycloalkane preferably has 3 to 6 carbon atoms, and specific examples thereof include cyclopentane and cyclohexane. The polycyclic alicyclic hydrocarbon group is preferably a group obtained by removing two hydrogen atoms from a polycycloalkane, and the polycycloalkane is preferably a polycycloalkane having 7 to 12 carbon atoms, specifically adamantane. , Norbornane, isobornane, tricyclodecane, tetracyclododecane and the like.
環状の脂肪族炭化水素基は、置換基を有していてもよいし、有していなくてもよい。該置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、カルボニル基等が挙げられる。
前記置換基としてのアルキル基としては、炭素数1~5のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、tert-ブチル基であることが最も好ましい。
前記置換基としてのアルコキシ基としては、炭素数1~5のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、iso-プロポキシ基、n-ブトキシ基、tert-ブトキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基が最も好ましい。
前記置換基としてのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
前記置換基としてのハロゲン化アルキル基としては、前記アルキル基の水素原子の一部または全部が前記ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。
環状の脂肪族炭化水素基は、その環構造を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子を含む置換基で置換されてもよい。該ヘテロ原子を含む置換基としては、-O-、-C(=O)-O-、-S-、-S(=O)2-、-S(=O)2-O-が好ましい。
The cyclic aliphatic hydrocarbon group may or may not have a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, an alkyl halide group, a hydroxyl group, a carbonyl group and the like.
As the alkyl group as the substituent, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferable, and a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group and a tert-butyl group are most preferable.
As the alkoxy group as the substituent, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms is preferable, a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an iso-propoxy group, an n-butoxy group and a tert-butoxy group are preferable, and methoxy is preferable. Groups and ethoxy groups are most preferred.
Examples of the halogen atom as the substituent include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom and the like, and a fluorine atom is preferable.
Examples of the halogenated alkyl group as the substituent include a group in which a part or all of the hydrogen atom of the alkyl group is substituted with the halogen atom.
The cyclic aliphatic hydrocarbon group may be substituted with a substituent containing a hetero atom as a part of the carbon atom constituting the ring structure. As the substituent containing the heteroatom, —O—, —C (= O) —O—, —S—, —S (= O) 2- , —S (= O) 2 -O— are preferable.
・・RP213における芳香族炭化水素基
該芳香族炭化水素基は、芳香環を少なくとも1つ有する炭化水素基である。
この芳香環は、4n+2個のπ電子をもつ環状共役系であれば特に限定されず、単環式でも多環式でもよい。芳香環の炭素数は5~30であることが好ましく、5~20がより好ましく、6~15がさらに好ましく、6~12が特に好ましい。ただし、該炭素数には、置換基における炭素数を含まないものとする。芳香環として具体的には、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン等の芳香族炭化水素環;前記芳香族炭化水素環を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子で置換された芳香族複素環等が挙げられる。芳香族複素環におけるヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。
芳香族複素環として具体的には、ピリジン環、チオフェン環等が挙げられる。
芳香族炭化水素基として具体的には、前記芳香族炭化水素環または芳香族複素環から水素原子を2つ除いた基(アリーレン基またはヘテロアリーレン基);2以上の芳香環を含む芳香族化合物(たとえばビフェニル、フルオレン等)から水素原子を2つ除いた基;前記芳香族炭化水素環または芳香族複素環から水素原子を1つ除いた基(アリール基またはヘテロアリール基)の水素原子の1つがアルキレン基で置換された基(たとえば、ベンジル基、フェネチル基、1-ナフチルメチル基、2-ナフチルメチル基、1-ナフチルエチル基、2-ナフチルエチル基等のアリールアルキル基におけるアリール基から水素原子をさらに1つ除いた基)等が挙げられる。前記アリール基またはヘテロアリール基に結合するアルキレン基の炭素数は、1~4であることが好ましく、1~2であることがより好ましく、1であることが特に好ましい。
Aromatic hydrocarbon group in RP213 The aromatic hydrocarbon group is a hydrocarbon group having at least one aromatic ring.
The aromatic ring is not particularly limited as long as it is a cyclic conjugated system having 4n + 2 π electrons, and may be a monocyclic type or a polycyclic type. The number of carbon atoms in the aromatic ring is preferably 5 to 30, more preferably 5 to 20, further preferably 6 to 15, and particularly preferably 6 to 12. However, the carbon number does not include the carbon number in the substituent. Specific examples of the aromatic ring include aromatic hydrocarbon rings such as benzene, naphthalene, anthracene, and phenanthrene; aromatic heterocycles in which some of the carbon atoms constituting the aromatic hydrocarbon ring are substituted with heteroatoms. Can be mentioned. Examples of the hetero atom in the aromatic heterocycle include an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom and the like.
Specific examples of the aromatic heterocycle include a pyridine ring and a thiophene ring.
Specifically, the aromatic hydrocarbon group is a group obtained by removing two hydrogen atoms from the aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocycle (arylene group or heteroarylene group); an aromatic compound containing two or more aromatic rings. A group from which two hydrogen atoms have been removed from (for example, biphenyl, fluorene, etc.); one of the hydrogen atoms of the group (aryl group or heteroaryl group) from which one hydrogen atom has been removed from the aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocyclic ring. Hydrogen from an aryl group in an arylalkyl group such as a group substituted with an alkylene group (for example, a benzyl group, a phenethyl group, a 1-naphthylmethyl group, a 2-naphthylmethyl group, a 1-naphthylethyl group, a 2-naphthylethyl group). A group from which one atom is further removed) and the like can be mentioned. The carbon number of the alkylene group bonded to the aryl group or the heteroaryl group is preferably 1 to 4, more preferably 1 to 2, and particularly preferably 1.
前記芳香族炭化水素基は、当該芳香族炭化水素基が有する水素原子が置換基で置換されていてもよい。たとえば当該芳香族炭化水素基中の芳香環に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよい。該置換基としては、たとえば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基等が挙げられる。
前記置換基としてのアルキル基としては、炭素数1~5のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、tert-ブチル基であることが最も好ましい。
前記置換基としてのアルコキシ基、ハロゲン原子およびハロゲン化アルキル基としては、前記環状の脂肪族炭化水素基が有する水素原子を置換する置換基として例示したものが挙げられる。
In the aromatic hydrocarbon group, the hydrogen atom of the aromatic hydrocarbon group may be substituted with a substituent. For example, the hydrogen atom bonded to the aromatic ring in the aromatic hydrocarbon group may be substituted with a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, an alkyl halide group, a hydroxyl group and the like.
As the alkyl group as the substituent, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferable, and a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group and a tert-butyl group are most preferable.
Examples of the alkoxy group, the halogen atom and the alkyl halide group as the substituent include those exemplified as the substituent for substituting the hydrogen atom of the cyclic aliphatic hydrocarbon group.
・ヘテロ原子を含む2価の連結基:
RP213がヘテロ原子を含む2価の連結基である場合、該連結基として好ましいものとして、-O-、-C(=O)-O-、-C(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-NH-、-NH-C(=NH)-(Hはアルキル基、アシル基等の置換基で置換されていてもよい。)、-S-、-S(=O)2-、-S(=O)2-O-、一般式-Y21-O-Y22-、-Y21-O-、-Y21-C(=O)-O-、-C(=O)-O-Y21-、-[Y21-C(=O)-O]m”-Y22-、-Y21-O-C(=O)-Y22-または-Y21-S(=O)2-O-Y22-で表される基[式中、Y21およびY22はそれぞれ独立して置換基を有していてもよい2価の炭化水素基であり、Oは酸素原子であり、m”は0~3の整数である。]等が挙げられる。
前記へテロ原子を含む2価の連結基が-C(=O)-NH-、-C(=O)-NH-C(=O)-、-NH-、-NH-C(=NH)-の場合、そのHはアルキル基、アシル等の置換基で置換されていてもよい。該置換基(アルキル基、アシル基等)は、炭素数が1~10であることが好ましく、1~8であることがさらに好ましく、1~5であることが特に好ましい。
一般式-Y21-O-Y22-、-Y21-O-、-Y21-C(=O)-O-、-C(=O)-O-Y21-、-[Y21-C(=O)-O]m”-Y22-、-Y21-O-C(=O)-Y22-または-Y21-S(=O)2-O-Y22-中、Y21およびY22は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基である。該2価の炭化水素基としては、前記2価の連結基としての説明で挙げた(置換基を有していてもよい2価の炭化水素基)と同様のものが挙げられる。
Y21としては、直鎖状の脂肪族炭化水素基が好ましく、直鎖状のアルキレン基がより好ましく、炭素数1~5の直鎖状のアルキレン基がさらに好ましく、メチレン基またはエチレン基が特に好ましい。
Y22としては、直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基が好ましく、メチレン基、エチレン基またはアルキルメチレン基がより好ましい。該アルキルメチレン基におけるアルキル基は、炭素数1~5の直鎖状のアルキル基が好ましく、炭素数1~3の直鎖状のアルキル基がより好ましく、メチル基が最も好ましい。
式-[Y21-C(=O)-O]m”-Y22-で表される基において、m”は0~3の整数であり、0~2の整数であることが好ましく、0または1がより好ましく、1が特に好ましい。つまり、式-[Y21-C(=O)-O]m”-Y22-で表される基としては、式-Y21-C(=O)-O-Y22-で表される基が特に好ましい。なかでも、式-(CH2)a’-C(=O)-O-(CH2)b’-で表される基が好ましい。該式中、a’は、1~10の整数であり、1~8の整数が好ましく、1~5の整数がより好ましく、1または2がさらに好ましく、1が最も好ましい。b’は、1~10の整数であり、1~8の整数が好ましく、1~5の整数がより好ましく、1または2がさらに好ましく、1が最も好ましい。
-A divalent linking group containing a heteroatom:
When RP213 is a divalent linking group containing a heteroatom, the preferred linking groups are -O-, -C (= O) -O-, -C (= O)-, and -OC. (= O) -O-, -C (= O) -NH-, -NH-, -NH-C (= NH)-(H may be substituted with a substituent such as an alkyl group or an acyl group. ), -S-, -S (= O) 2- , -S (= O) 2 -O-, general formula-Y 21 -O-Y 22- , -Y 21 -O-, -Y 21- C (= O) -O-, -C (= O) -OY 21 -,-[Y 21 -C (= O) -O] m " -Y 22- , -Y 21 -OC ( = O) -Y 22- or -Y 21 -S (= O) 2 -O-Y 22- [In the formula, Y 21 and Y 22 each have an independent substituent. It is also a good divalent hydrocarbon group, where O is an oxygen atom and m "is an integer of 0-3. ] And so on.
The divalent linking group containing the hetero atom is -C (= O) -NH-, -C (= O) -NH-C (= O)-, -NH-, -NH-C (= NH). In the case of −, the H may be substituted with a substituent such as an alkyl group or an acyl. The substituent (alkyl group, acyl group, etc.) preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 5 carbon atoms.
General formula-Y 21 -O-Y 22-, -Y 21-O-, -Y 21 - C (= O) -O-, -C ( = O) -O-Y 21 -,-[Y 21- C (= O) -O] m " -Y 22-, -Y 21 - OC (= O) -Y 22- or -Y 21 - S (= O) 2 -O-Y 22 -Medium, Y 21 and Y 22 are divalent hydrocarbon groups which may independently have a substituent. The divalent hydrocarbon group is mentioned in the description as the divalent linking group. (A divalent hydrocarbon group which may have a substituent) is mentioned.
As Y21 , a linear aliphatic hydrocarbon group is preferable, a linear alkylene group is more preferable, a linear alkylene group having 1 to 5 carbon atoms is further preferable, and a methylene group or an ethylene group is particularly preferable. preferable.
As Y 22 , a linear or branched aliphatic hydrocarbon group is preferable, and a methylene group, an ethylene group or an alkyl methylene group is more preferable. The alkyl group in the alkylmethylene group is preferably a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a linear alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and most preferably a methyl group.
In the group represented by the formula- [Y 21 -C (= O) -O] m " -Y 22- , m" is an integer of 0 to 3, preferably an integer of 0 to 2, and 0. Or 1 is more preferable, and 1 is particularly preferable. That is, the group represented by the formula- [Y 21 -C (= O) -O] m " -Y 22- is represented by the formula-Y 21 -C ( = O) -OY 22-. A group is particularly preferable. Among them, a group represented by the formula- (CH 2 ) a' -C (= O) -O- (CH 2 ) b'-is preferable. In the formula, a'is 1 to 1 to. It is an integer of 10, preferably an integer of 1 to 8, more preferably an integer of 1 to 5, still more preferably 1 or 2, and most preferably 1. b'is an integer of 1 to 10 and 1 to 8. Is preferred, an integer of 1 to 5 is more preferred, 1 or 2 is even more preferred, and 1 is most preferred.
RP213としては、炭素数1~10の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基であることが好ましく、炭素数1~6の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基であることがより好ましく、炭素数1~3の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキレン基であることが更に好ましい。 The RP213 is preferably a linear or branched alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and more preferably a linear or branched alkylene group having 1 to 6 carbon atoms. It is more preferably a linear or branched alkylene group having 1 to 3 carbon atoms.
前記一般式(u2-1-1)中、RP214は、極性基を有する有機基であり、前記一般式(u2-1)中のRP211の極性基を有する有機基と同様のものが挙げられる。
RP214の極性基を有する有機基としては、下記一般式(RP214-1)で表される基、下記一般式(RP214-2)で表される基又は下記一般式(RP214-3)で表される基が好ましい。
In the general formula (u2-1-1), RP214 is an organic group having a polar group, and the same as the organic group having a polar group of RP211 in the general formula (u2-1) can be mentioned. Will be.
Examples of the organic group having a polar group of R P214 include a group represented by the following general formula ( RP214 -1), a group represented by the following general formula ( RP214-2 ), or a group represented by the following general formula ( RP214 -3). ) Is preferred.
前記一般式(RP214-1)中、ROは-OH、-C(=O)OH、又は構造中に-O-、-C(=O)-、-C(=O)-O-若しくは-OHを含む炭化水素基を表す。
ROの「構造中に-O-、-C(=O)-、-C(=O)-O-若しくは-OHを含む炭化水素基」における炭化水素基としては、脂肪族炭化水素基であってもよく、芳香族炭化水素基であってもよい。
脂肪族炭化水素基は、飽和であってもよく、不飽和であってもよく、通常は飽和であることが好ましい。
前記脂肪族炭化水素基としては、置換基を有していてもよい環式基、置換基を有していてもよい鎖状のアルキル基、または置換基を有していてもよい鎖状のアルケニル基が挙げられる。
In the general formula ( RP214 -1), RO is -OH, -C (= O ) OH, or -O-, -C (= O)-, -C (= O) -O- in the structure. Alternatively, it represents a hydrocarbon group containing -OH.
The hydrocarbon group in "a hydrocarbon group containing -O-, -C (= O)-, -C (= O ) -O- or -OH in the structure" of RO is an aliphatic hydrocarbon group. It may be present or it may be an aromatic hydrocarbon group.
The aliphatic hydrocarbon group may be saturated or unsaturated, and is usually preferably saturated.
As the aliphatic hydrocarbon group, a cyclic group which may have a substituent, a chain alkyl group which may have a substituent, or a chain which may have a substituent may be used. Examples include alkenyl groups.
ROの「構造中に-O-、-C(=O)-、-C(=O)-O-若しくは-OHを含む炭化水素基」における環式基は、環状の炭化水素基であることが好ましく、該環状の炭化水素基は、芳香族炭化水素基であってもよく、脂肪族炭化水素基であってもよい。
ROの「構造中に-O-、-C(=O)-、-C(=O)-O-若しくは-OHを含む炭化水素基」における芳香族炭化水素基は、前記式(u1-1-1)中のRP13における2価の芳香族炭化水素基で挙げた芳香族炭化水素環、または2以上の芳香環を含む芳香族化合物から水素原子を1つ除いたアリール基が挙げられ、フェニル基、ナフチル基が好ましい。
ROの「構造中に-O-、-C(=O)-、-C(=O)-O-若しくは-OHを含む炭化水素基」における環状の脂肪族炭化水素基は、前記式(u1-1-1)中のRP13における2価の脂肪族炭化水素基で挙げたモノシクロアルカンまたはポリシクロアルカンから水素原子を1つ除いた基が挙げられ、シクロペンチル基、シクロヘキシル基が好ましい。
The cyclic group in "a hydrocarbon group containing -O-, -C (= O)-, -C (= O ) -O- or -OH in the structure" of RO is a cyclic hydrocarbon group. It is preferable that the cyclic hydrocarbon group may be an aromatic hydrocarbon group or an aliphatic hydrocarbon group.
The aromatic hydrocarbon group in "a hydrocarbon group containing -O-, -C (= O)-, -C (= O ) -O- or -OH in the structure" of RO is the above-mentioned formula (u1-). Examples thereof include the aromatic hydrocarbon ring mentioned in the divalent aromatic hydrocarbon group in RP13 in 1-1), or an aryl group obtained by removing one hydrogen atom from an aromatic compound containing two or more aromatic rings. , A phenyl group and a naphthyl group are preferable.
The cyclic aliphatic hydrocarbon group in "a hydrocarbon group containing -O-, -C (= O)-, -C (= O ) -O- or -OH in the structure" of RO is the above-mentioned formula ( Examples thereof include the monocycloalkane mentioned in the divalent aliphatic hydrocarbon group in RP13 in u1-1-1) or the group obtained by removing one hydrogen atom from the polycycloalkane, and a cyclopentyl group and a cyclohexyl group are preferable.
ROの「構造中に-O-、-C(=O)-、-C(=O)-O-若しくは-OHを含む炭化水素基」における環状の炭化水素基における置換基としては、たとえば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、カルボニル基、ニトロ基等が挙げられる。
置換基としてのアルキル基としては、炭素数1~5のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、tert-ブチル基であることが最も好ましい。
置換基としてのアルコキシ基としては、炭素数1~5のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、iso-プロポキシ基、n-ブトキシ基、tert-ブトキシ基がより好ましく、メトキシ基、エトキシ基が最も好ましい。
置換基としてのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
置換基としてのハロゲン化アルキル基としては、炭素数1~5のアルキル基、たとえばメチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、tert-ブチル基等の水素原子の一部または全部が前記ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。
As a substituent in the cyclic hydrocarbon group in "a hydrocarbon group containing -O-, -C (= O)-, -C (= O ) -O- or -OH in the structure" of RO, for example. , Alkyl group, alkoxy group, halogen atom, alkyl halide group, hydroxyl group, carbonyl group, nitro group and the like.
As the alkyl group as the substituent, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferable, and a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group and a tert-butyl group are most preferable.
As the alkoxy group as the substituent, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms is preferable, a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an iso-propoxy group, an n-butoxy group and a tert-butoxy group are more preferable, and methoxy. Groups and ethoxy groups are most preferred.
Examples of the halogen atom as the substituent include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom and the like, and a fluorine atom is preferable.
As the alkyl halide group as a substituent, a part or all of hydrogen atoms such as an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, and a tert-butyl group are described above. Examples include groups substituted with halogen atoms.
ROの「構造中に-O-、-C(=O)-、-C(=O)-O-若しくは-OHを含む炭化水素基」における鎖状のアルキル基としては、直鎖状又は分岐鎖状のいずれでもよい。
直鎖状のアルキル基としては、炭素数が1~20であることが好ましく、1~15であることがより好ましく、1~10が最も好ましい。具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基、ヘンイコシル基、ドコシル基等が挙げられる。
分岐鎖状のアルキル基としては、炭素数が3~20であることが好ましく、3~15であることがより好ましく、3~10が最も好ましい。具体的には、例えば、1-メチルエチル基、1-メチルプロピル基、2-メチルプロピル基、1-メチルブチル基、2-メチルブチル基、3-メチルブチル基、1-エチルブチル基、2-エチルブチル基、1-メチルペンチル基、2-メチルペンチル基、3-メチルペンチル基、4-メチルペンチル基などが挙げられる。
The chain-like alkyl group in "a hydrocarbon group containing -O-, -C (= O)-, -C (= O ) -O- or -OH in the structure" of RO is linear or linear. It may be in the form of a branched chain.
The linear alkyl group preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 15 carbon atoms, and most preferably 1 to 10 carbon atoms. Specifically, for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, a nonyl group, a decyl group, an undecyl group, a dodecyl group, a tridecyl group, a tetradecyl group, and a pentadecyl group. Examples thereof include a group, a hexadecyl group, a heptadecyl group, an octadecyl group, a nonadecyl group, an icosyl group, a henicosyl group, a docosyl group and the like.
The branched-chain alkyl group preferably has 3 to 20 carbon atoms, more preferably 3 to 15 carbon atoms, and most preferably 3 to 10 carbon atoms. Specifically, for example, 1-methylethyl group, 1-methylpropyl group, 2-methylpropyl group, 1-methylbutyl group, 2-methylbutyl group, 3-methylbutyl group, 1-ethylbutyl group, 2-ethylbutyl group, Examples thereof include 1-methylpentyl group, 2-methylpentyl group, 3-methylpentyl group and 4-methylpentyl group.
ROの「構造中に-O-、-C(=O)-、-C(=O)-O-若しくは-OHを含む炭化水素基」における鎖状のアルケニル基としては、直鎖状又は分岐鎖状のいずれでもよく、炭素数が2~10であることが好ましく、2~5がより好ましく、2~4がさらに好ましく、3が特に好ましい。直鎖状のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、プロペニル基(アリル基)、ブチニル基などが挙げられる。分岐鎖状のアルケニル基としては、例えば、1-メチルプロペニル基、2-メチルプロペニル基などが挙げられる。 The chain alkenyl group in the "hydrocarbon group containing -O-, -C (= O)-, -C (= O ) -O- or -OH in the structure" of RO is linear or linear. Any of the branched chains may be used, and the number of carbon atoms is preferably 2 to 10, more preferably 2 to 5, further preferably 2 to 4, and particularly preferably 3. Examples of the linear alkenyl group include a vinyl group, a propenyl group (allyl group), a butynyl group and the like. Examples of the branched alkenyl group include a 1-methylpropenyl group and a 2-methylpropenyl group.
ROの「構造中に-O-、-C(=O)-、-C(=O)-O-若しくは-OHを含む炭化水素基」における鎖状のアルキル基またはアルケニル基における置換基としては、たとえば、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、カルボニル基、ニトロ基、アミノ基、上記ROの「構造中に-O-、-C(=O)-、-C(=O)-O-若しくは-OHを含む炭化水素基」における環式基等が挙げられる。 As a substituent in a chain alkyl group or alkenyl group in "a hydrocarbon group containing -O-, -C (= O)-, -C (= O ) -O- or -OH in the structure" of RO Is, for example, an alkoxy group, a halogen atom, an alkyl halide group, a hydroxyl group, a carbonyl group, a nitro group, an amino group, and "-O-, -C (= O )-, -C (= in the structure of the above RO". O) A cyclic group in "a hydrocarbon group containing -O- or -OH" and the like can be mentioned.
前記一般式(RP214-1)で表される基としては、下記化学式(RP214-1-1)~(RP214-1-9)で表される基が好ましい。下記化学式(RP214-1-9)中、np1は1~10の整数である。 As the group represented by the general formula ( RP214 -1), the groups represented by the following chemical formulas ( RP214-1-1 ) to ( RP214-1-9 ) are preferable. In the following chemical formula ( RP214 -1-9), np1 is an integer of 1 to 10.
前記一般式(RP214-2)中、RSは-SH、-SO3H、又は構造中に-S-、-C(=S)-、-S(=O)-、-S(=O)2-若しくは-S(=O)2-O-を含む炭化水素基を表す。
RSの「構造中に-S-、-C(=S)-、-S(=O)-、-S(=O)2-若しくは-S(=O)2-O-を含む炭化水素基」における炭化水素基としては、前記一般式(RP15-1)中のROの「構造中に-O-、-C(=O)-、-C(=O)-O-若しくは-OHを含む炭化水素基」における炭化水素基と同様のものが挙げられる。
In the general formula ( RP214-2 ), RS is -SH, -SO 3H , or -S-, -C (= S)-, -S (= O)-, -S (=) in the structure. O) Represents a hydrocarbon group containing 2 -or-S (= O) 2 -O-.
R S "hydrocarbons containing -S-, -C (= S)-, -S (= O)-, -S (= O) 2 -or-S (= O) 2 -O- in the structure As the hydrocarbon group in the "group", the "-O-, -C (= O)-, -C (= O ) -O- or-in the structure of RO in the general formula ( RP15-1 )" is used. The same as the hydrocarbon group in "hydrocarbon group containing OH" can be mentioned.
前記一般式(RP214-2)で表される基としては、下記化学式(RP214-2-1)~(RP214-2-12)で表される基が好ましい。 As the group represented by the general formula ( RP214-2 ), the groups represented by the following chemical formulas ( RP214-2-1 ) to ( RP214-2-12 ) are preferable.
前記一般式(RP214-3)中、RNは-NH2、又は構造中に-N=、-NH-若しくは-C(=O)NH-を含む炭化水素基を表す。
RNの「構造中に-N=、-NH-若しくは-C(=O)NH-を含む炭化水素基」における炭化水素基としては、前記一般式(RP214-1)中のROの「構造中に-O-、-C(=O)-、-C(=O)-O-若しくは-OHを含む炭化水素基」における炭化水素基と同様のものが挙げられる。
In the general formula ( RP214-3 ), RN represents a hydrocarbon group containing -NH 2 or -N =, -NH- or -C (= O) NH- in its structure.
The hydrocarbon group in the "hydrocarbon group containing -N =, -NH- or -C (= O ) NH- in the structure" of RN is the hydrocarbon group in the above general formula (RP214-1 ) . Examples thereof include the same hydrocarbon groups in "hydrocarbon groups containing -O-, -C (= O)-, -C (= O) -O- or -OH in the structure".
前記一般式(RP214-3)で表される基としては、下記化学式(RP214-3-1)~(RP214-3-12)で表される基が好ましい。
式(RP214-3-2)中、RP2140は、任意の有機基を表す。RP2140の有機基としては特に限定されないが、例えば前記一般式(u2-1)中の「極性基を有する有機基」における有機基と同様のものが挙げられる。
As the group represented by the general formula ( RP214-3 ), the groups represented by the following chemical formulas ( RP214-3-1 ) to ( RP214-3-12 ) are preferable.
In the formula ( RP214-3-2 ), RP2140 represents any organic group. The organic group of RP2140 is not particularly limited, and examples thereof include the same organic groups as those in the "organic group having a polar group" in the general formula (u2-1).
前記一般式(u2-1-1)中のRP214は、前記化学式(RP214-1-1)~(RP214-1-9)、前記化学式(RP214-2-1)~(RP214-2-12)及び前記化学式(RP214-3-1)~(RP214-3-12)のいずれかで表される基からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。 The R P214 in the general formula (u2-1-1) is the chemical formulas (R P214-1-1 ) to ( RP214-1-9 ) and the chemical formulas ( RP214-2-1 ) to ( RP214 ). -2-12) and at least one selected from the group consisting of the groups represented by any of the chemical formulas ( RP214-3-1 ) to ( RP214-3-12 ) are preferable.
構成単位(u21)の具体例を以下に示す。 A specific example of the structural unit (u21) is shown below.
以下に、一般式(1-1-2)で表される構造の具体例を記載する。 A specific example of the structure represented by the general formula (1-1-2) will be described below.
(構成単位(u22))
構成単位(u22)としては、前記構成単位(u21)以外のケイ素原子を含む構成単位であれば特に限定されないが、シロキサンから誘導される構成単位(221)又は下記一般式(u2-2-2)で表される構成単位(u222)であることが好ましく、シロキサンから誘導される構成単位(221)であることがより好ましい。
(Constituent unit (u22))
The structural unit (u22) is not particularly limited as long as it is a structural unit containing a silicon atom other than the structural unit (u21), but the structural unit (221) derived from siloxane or the following general formula (u2-2-2). ) Is preferably the structural unit (u222), and more preferably the structural unit (221) derived from siloxane.
(構成単位(221))
構成単位(221)としては、たとえば、ジメチルシロキサンから誘導される構成単位、ジエチルシロキサンから誘導される構成単位、ジフェニルシロキサンから誘導される構成単位、メチルフェニルシロキサンから誘導される構成単位等が挙げられる。
なかでも、構成単位(u221)としては、ジメチルシロキサンから誘導される構成単位が好ましい。
(Constituent unit (221))
Examples of the constituent unit (221) include a constituent unit derived from dimethylsiloxane, a constituent unit derived from diethylsiloxane, a constituent unit derived from diphenylsiloxane, a constituent unit derived from methylphenylsiloxane, and the like. ..
Among them, the structural unit (u221) is preferably a structural unit derived from dimethylsiloxane.
(構成単位(222))
前記一般式(u2-2-2)中、Rは、水素原子、炭素数1~5のアルキル基又は炭素数1~5のハロゲン化アルキル基であり、前記一般式(u2-1-1)中のRと同様である。
なかでも、Rとしては、メチル基又は水素原子が好ましい。
(Constituent unit (222))
In the general formula (u2--2-2), R is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or an alkyl halide group having 1 to 5 carbon atoms, and the general formula (u2-1-1). It is the same as R in.
Among them, R is preferably a methyl group or a hydrogen atom.
前記一般式(u2-2-2)中、RP221は、2価の連結基である。RP221の2価の連結基としては、前記一般式(u2-1-1)中のRP213の2価の連結基と同様のものが挙げられる。なかでも、RP221の2価の連結基としては、ヘテロ原子を含む2価の連結基又は2価の芳香族炭化水素基が好ましく、-O-、-C(=O)-O-、-C(=O)-、-O-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-NH-、-NH-C(=NH)-(Hはアルキル基、アシル基等の置換基で置換されていてもよい。)、-S-、-S(=O)2-、-S(=O)2-O-、一般式-Y21-O-Y22-、-Y21-O-、-Y21-C(=O)-O-、-C(=O)-O-Y21-、-[Y21-C(=O)-O]m”-Y22-、-Y21-O-C(=O)-Y22-または-Y21-S(=O)2-O-Y22-で表される基[式中、Y21およびY22はそれぞれ独立して置換基を有していてもよい2価の炭化水素基であり、Oは酸素原子であり、m”は0~3の整数である。]、フェニレン基、ナフチレン基、アントラセニレン基又はフェナントレニレン基がより好ましく、-C(=O)-O-又はフェニレン基が更に好ましい。 In the general formula (u2--2-2), RP221 is a divalent linking group. Examples of the divalent linking group of RP221 include the same as the divalent linking group of RP213 in the general formula (u2-1-1). Among them, as the divalent linking group of RP221 , a divalent linking group containing a hetero atom or a divalent aromatic hydrocarbon group is preferable, and -O-, -C (= O) -O-,- C (= O)-, -OC (= O) -O-, -C (= O) -NH-, -NH-, -NH-C (= NH)-(H is an alkyl group or an acyl group) , Etc.), -S-, -S (= O) 2- , -S (= O) 2 -O-, general formula-Y 21 -OY 22- , -Y 21 -O-, -Y 21-C (= O) -O-, -C (= O) -O-Y 21-,-[Y 21 - C (= O) -O] m " -Y 22- , -Y 21 -OC (= O) -Y 22- or -Y 21 - S (= O) 2 -O-Y 22- [In the formula, Y 21 and Y 22 are Each is a divalent hydrocarbon group which may have a substituent independently, O is an oxygen atom, and m "is an integer of 0 to 3. ], A phenylene group, a naphthylene group, an anthrasenylene group or a phenanthrenylene group is more preferable, and an —C (= O) —O— or a phenylene group is further preferable.
前記一般式(u2-2-2)中、RP222は、ケイ素原子を有する有機基である。RP222としては、特に限定されないが、下記化学式(RP222-1)~(RP222-3)のいずれかで表される有機基からなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。 In the general formula (u2--2-2), RP222 is an organic group having a silicon atom. The RP222 is not particularly limited, but at least one selected from the group consisting of organic groups represented by any of the following chemical formulas ( RP222 -1) to ( RP222 -3) is preferable.
前記一般式(RP222-3)中、R0の置換基を有していてもよい1価の炭化水素基としては、前記一般式(u2-1)中のRP211の説明において例示した置換基を有していてもよい1価の炭化水素基と同様のものが挙げられる。なかでも、R0としては、エチル基又はイソブチル基が好ましい。 In the general formula ( RP222-3 ), the monovalent hydrocarbon group which may have a substituent of R0 is the substitution exemplified in the description of RP211 in the general formula (u2-1). Examples thereof include monovalent hydrocarbon groups which may have a group. Of these, as R0 , an ethyl group or an isobutyl group is preferable.
本実施形態において、ブロック共重合体の数平均分子量(Mn)(ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポリスチレン換算基準)が5000~2000000であることが好ましく、5000~1000000であることがより好ましく、5000~500000であることがさらに好ましい。
またブロック共重合体の分散度(Mw/Mn)は1.0~3.0が好ましく、1.0~1.5がより好ましく、1.0~1.3がさらに好ましい。なお、Mwは質量平均分子量を示す。
In the present embodiment, the number average molecular weight (Mn) of the block copolymer (Mn) (polystyrene conversion standard by gel permeation chromatography) is preferably 5000 to 2000000, more preferably 5000 to 1000000. Is more preferable.
The dispersity (Mw / Mn) of the block copolymer is preferably 1.0 to 3.0, more preferably 1.0 to 1.5, and even more preferably 1.0 to 1.3. In addition, Mw indicates a mass average molecular weight.
本実施形態において、前記ブロック(b22)の含有割合は、前記第1ブロックと前記ブロック(b21)と前記ブロック(b22)との総量(100モル%)に対して、1~50モル%であることが好ましく、1~45モル%であることがより好ましく、1~40モル%であることが更に好ましい。
前記ブロック(b22)の含有割合が上記範囲内である場合、前記第1ブロックと前記ブロック(b22)との界面厚を小さくしやすくなり、ドライエッチング後のパターンのラフネスを低減できる。
また、前記第1ブロックの含有割合は、前記第1ブロックと前記ブロック(b21)と前記ブロック(b22)との総量(100モル%)に対して、25~85モル%であることが好ましく、30~80モル%であることがより好ましく、40~70モル%であることが更に好ましい。
また、前記ブロック(b21)の含有割合は、前記第1ブロックと前記ブロック(b21)と前記ブロック(b22)との総量(100モル%)に対して、5~45モル%が好ましく、10~40モル%がより好ましく、15~35モル%が更に好ましい。
In the present embodiment, the content ratio of the block (b22) is 1 to 50 mol% with respect to the total amount (100 mol%) of the first block, the block (b21), and the block (b22). It is preferably 1 to 45 mol%, more preferably 1 to 40 mol%, and even more preferably 1 to 40 mol%.
When the content ratio of the block (b22) is within the above range, the interface thickness between the first block and the block (b22) can be easily reduced, and the roughness of the pattern after dry etching can be reduced.
The content ratio of the first block is preferably 25 to 85 mol% with respect to the total amount (100 mol%) of the first block, the block (b21), and the block (b22). It is more preferably 30 to 80 mol%, still more preferably 40 to 70 mol%.
The content ratio of the block (b21) is preferably 5 to 45 mol% with respect to the total amount (100 mol%) of the first block, the block (b21) and the block (b22), and 10 to 10 to. 40 mol% is more preferred, and 15-35 mol% is even more preferred.
本実施形態のブロック共重合体は、相分離構造形成用樹脂組成物として好適に用いることができる。相分離形成用樹脂組成物として用いる場合には、本実施形態のブロック共重合体を有機溶剤に溶解して作製することが好ましい。 The block copolymer of the present embodiment can be suitably used as a resin composition for forming a phase-separated structure. When used as a resin composition for forming a phase separation, it is preferable to dissolve the block copolymer of the present embodiment in an organic solvent.
・有機溶剤
有機溶剤としては、使用する各成分を溶解し、均一な溶液とすることができるものであればよく、従来、樹脂を主成分とする膜組成物の溶剤として公知のものの中から任意のものを1種または2種以上適宜選択して用いることができる。
例えば、塩化メチル、ジクロロメタン、クロロホルム、塩化エチル、ジクロロエタン、n-プロピルクロライド、n-ブチルクロライド、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素;γ-ブチロラクトン等のラクトン類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチル-n-ペンチルケトン、メチルイソペンチルケトン、2-ヘプタノン(メチルアミルケトン)などのケトン類;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールなどの多価アルコール類;エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、またはジプロピレングリコールモノアセテート等のエステル結合を有する化合物、前記多価アルコール類または前記エステル結合を有する化合物のモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル等のモノアルキルエーテルまたはモノフェニルエーテル等のエーテル結合を有する化合物等の多価アルコール類の誘導体[これらの中では、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)が好ましい];ジオキサンのような環式エーテル類や、乳酸メチル、乳酸エチル(EL)、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチルなどのエステル類;アニソール、エチルベンジルエーテル、クレジルメチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、フェネトール、ブチルフェニルエーテル、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、ペンチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、トルエン、キシレン、シメン、メシチレン等の芳香族系有機溶剤などを挙げることができる。
これらの有機溶剤は単独で用いてもよく、2種以上の混合溶剤として用いてもよい。
中でも、クロロホルム、2-ヘプタノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、シクロヘキサノン、ELが好ましい。
また、PGMEAと極性溶剤とを混合した混合溶媒も好ましい。その配合比(質量比)は、PGMEAと極性溶剤との相溶性等を考慮して適宜決定すればよいが、好ましくは1:9~9:1、より好ましくは2:8~8:2の範囲内とすることが好ましい。たとえば極性溶剤としてELを配合する場合は、PGMEA:ELの質量比は、好ましくは1:9~9:1、より好ましくは2:8~8:2である。また、極性溶剤としてPGMEを配合する場合は、PGMEA:PGMEの質量比は、好ましくは1:9~9:1、より好ましくは2:8~8:2、さらに好ましくは3:7~7:3である。また、極性溶剤としてPGMEおよびシクロヘキサノンを配合する場合は、PGMEA:(PGME+シクロヘキサノン)の質量比は、好ましくは1:9~9:1、より好ましくは2:8~8:2、さらに好ましくは3:7~7:3である。
-Organic solvent The organic solvent may be any solvent as long as it can dissolve each component to be used to form a uniform solution, and is conventionally known as a solvent for a film composition containing a resin as a main component. One type or two or more types can be appropriately selected and used.
For example, halogenated hydrocarbons such as methyl chloride, dichloromethane, chloroform, ethyl chloride, dichloroethane, n-propyl chloride, n-butyl chloride, chlorobenzene; lactones such as γ-butyrolactone; acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl-n- Ketones such as pentyl ketone, methyl isopentyl ketone, 2-heptanone (methyl amyl ketone); polyhydric alcohols such as ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol; ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol A compound having an ester bond such as monoacetate or dipropylene glycol monoacetate, a monomethyl ether such as the polyhydric alcohol or the compound having the ester bond, a monoalkyl ether such as a monoethyl ether, a monopropyl ether, or a monobutyl ether, or a mono. Derivatives of polyhydric alcohols such as compounds having an ether bond such as phenyl ether [among these, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) and propylene glycol monomethyl ether (PGME) are preferable]; cyclic ethers such as dioxane. And esters such as methyl lactate, ethyl lactate (EL), methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate; anisole, ethylbenzyl ether, cre Examples thereof include aromatic organic solvents such as zirmethyl ether, diphenyl ether, dibenzyl ether, phenetol, butylphenyl ether, ethylbenzene, diethylbenzene, pentylbenzene, isopropylbenzene, toluene, xylene, simene and mesitylen.
These organic solvents may be used alone or as a mixed solvent of two or more kinds.
Of these, chloroform, 2-heptanone, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monomethyl ether (PGME), cyclohexanone, and EL are preferable.
Further, a mixed solvent in which PGMEA and a polar solvent are mixed is also preferable. The compounding ratio (mass ratio) may be appropriately determined in consideration of the compatibility between PGMEA and the polar solvent, but is preferably 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 8: 2. It is preferably within the range. For example, when EL is blended as a polar solvent, the mass ratio of PGMEA: EL is preferably 1: 9 to 9: 1, and more preferably 2: 8 to 8: 2. When PGME is blended as the polar solvent, the mass ratio of PGMEA: PGME is preferably 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 8: 2, and even more preferably 3: 7 to 7 :. It is 3. When PGME and cyclohexanone are blended as the polar solvent, the mass ratio of PGMEA: (PGME + cyclohexanone) is preferably 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 8: 2, and even more preferably 3. : 7 to 7: 3.
また、相分離構造形成用樹脂組成物中の有機溶剤として、その他には、PGMEA、EL、または前記PGMEAと極性溶剤との混合溶媒と、γ-ブチロラクトンとの混合溶剤も好ましい。この場合、混合割合としては、前者と後者の質量比が好ましくは70:30~95:5とされる。
相分離構造形成用樹脂組成物中の有機溶剤の使用量は特に限定されるものではなく、塗布可能な濃度で、塗布膜厚に応じて適宜設定されるものであるが、一般的にはブロック共重合体の固形分濃度が0.2~70質量%、好ましくは0.2~50質量%の範囲内となる様に用いられる。
Further, as the organic solvent in the resin composition for forming a phase separation structure, PGMEA, EL, or a mixed solvent of PGMEA and a polar solvent and a mixed solvent of γ-butyrolactone are also preferable. In this case, the mass ratio of the former and the latter is preferably 70:30 to 95: 5 as the mixing ratio.
The amount of the organic solvent used in the resin composition for forming a phase-separated structure is not particularly limited, and is a concentration that can be applied and is appropriately set according to the coating film thickness, but is generally a block. It is used so that the solid content concentration of the copolymer is in the range of 0.2 to 70% by mass, preferably 0.2 to 50% by mass.
本実施形態のブロック共重合体は、相分離により規則的な周期構造の構造体を形成することができるので、自己組織化リソグラフィ用として好適である。
本実施形態のブロック共重合体は、前記第1ブロック及び前記第2ブロックを備え、前記第2ブロックは前記ブロック(b21)と前記ブロック(b22)とを含む。
前記ブロック(b21)及び前記ブロック(b22)は、いずれもケイ素原子を含む。そのため、本実施形態のブロック共重合体を用いて相分離構造を形成した場合、酸素プラズマ等を用いたドライエッチング処理を行うことで、前記第1ブロックを選択的に除去することができる。
前記ブロック(b22)は、前記第1ブロックと前記ブロック(b21)との間に位置している。そのため、本実施形態のブロック共重合体を用いて相分離構造を形成し、ドライエッチング処理を行ってパターンを形成した場合、前記第1ブロックと前記ブロック(b22)との界面がパターンのエッジ部分に相当する。前記ブロック(b22)は、前記第1ブロックに対し高い斥力相互作用を有する。そのため、前記第1ブロックと前記ブロック(b22)との界面厚を小さくすることができ、ドライエッチング後のパターンのラフネスを低減できると推測される。
また、前記第1ブロックと前記ブロック(b21)とは、表面自由エネルギー差が小さい。そのため、本実施形態のブロック共重合体を用いて相分離構造を形成する際に、熱アニーリングにより垂直配向パターンを形成しやすいと推測される。
The block copolymer of the present embodiment is suitable for self-assembled lithography because it can form a structure having a regular periodic structure by phase separation.
The block copolymer of the present embodiment includes the first block and the second block, and the second block includes the block (b21) and the block (b22).
Both the block (b21) and the block (b22) contain a silicon atom. Therefore, when a phase-separated structure is formed using the block copolymer of the present embodiment, the first block can be selectively removed by performing a dry etching process using oxygen plasma or the like.
The block (b22) is located between the first block and the block (b21). Therefore, when a phase-separated structure is formed using the block copolymer of the present embodiment and a pattern is formed by performing a dry etching process, the interface between the first block and the block (b22) is the edge portion of the pattern. Corresponds to. The block (b22) has a high repulsive interaction with the first block. Therefore, it is presumed that the interface thickness between the first block and the block (b22) can be reduced, and the roughness of the pattern after dry etching can be reduced.
Further, the surface free energy difference between the first block and the block (b21) is small. Therefore, it is presumed that when the block copolymer of the present embodiment is used to form a phase-separated structure, it is easy to form a vertical alignment pattern by thermal annealing.
≪ブロック共重合体の製造方法≫
本実施形態のブロック共重合体の製造方法は、下記一般式(u1-1)で表される構成単位(u11)の繰り返し構造を有する重合体、又はα位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位(u12)の繰り返し構造を有する重合体からなる第1ブロックを調製する工程(a)と、前記工程(a)で調製された第1ブロックに、シロキサン又は下記一般式(m2-2-2)で表される単量体(m222)を付加重合させて、第1ブロックとブロック(b22)とが結合したブロック共重合前駆体を調製する工程(b)と、前記工程(b)で調製されたブロック共重合前駆体に、下記一般式(u2-1)で表される構成単位(u21)を誘導する単量体(m21)を付加重合させて、第1ブロックとブロック(b21)との間にブロック(b22)が位置したブロック共重合体を調製する工程(c)とを有する。
≪Manufacturing method of block copolymer≫
In the method for producing a block copolymer of the present embodiment, a polymer having a repeating structure of a structural unit (u11) represented by the following general formula (u1-1) or a hydrogen atom bonded to a carbon atom at the α-position is used. A step (a) of preparing a first block composed of a polymer having a repeating structure of a structural unit (u12) derived from an acrylic acid ester which may be substituted with a substituent, and a step (a) prepared in the above step (a). A block copolymer precursor in which the first block and the block (b22) are bonded by addition polymerization of a siloxane or a monomer (m222) represented by the following general formula (m2-2-2) to the first block. A monomer (u21) that induces a structural unit (u21) represented by the following general formula (u2-1) in the step (b) for preparing the body and the block copolymer precursor prepared in the step (b). It has a step (c) of preparing a block copolymer in which the block (b22) is located between the first block and the block (b21) by addition polymerization of m21).
前記一般式(u1-1)中、RP111及びRP112は、前記と同様である。
前記一般式(m2-2-2)中、R、RP221及びRP222は、前記一般式(u2-2-2)中のR、RP221及びRP222と同様である。
前記一般式(u2-1)中、RP211及びRP212は、前記と同様である。
In the general formula (u1-1), RP111 and RP112 are the same as described above.
In the general formula (m2-2-2), R, RP221 and RP222 are the same as R, RP221 and RP222 in the general formula (u2-2-2).
In the general formula (u2-1), RP211 and RP212 are the same as described above.
(工程(a))
工程(a)では、第1ブロックを調製する。第1ブロックを調製する方法は特に限定されず、公知の重合方法を用いることができる。例えば、構成単位(u11)を誘導するモノマー又は構成単位(u12)を誘導するモノマーを、sec-ブチルリチウム(SecBuLi)等のリビングアニオン重合開始剤の存在下、有機溶媒中で重合反応させることができる。反応温度は特に限定されないが、第1ブロックの分散度が狭くなるような温度が好ましい。
(Step (a))
In step (a), the first block is prepared. The method for preparing the first block is not particularly limited, and a known polymerization method can be used. For example, the monomer that induces the structural unit (u11) or the monomer that induces the structural unit (u12) can be polymerized in an organic solvent in the presence of a living anionic polymerization initiator such as sec-butyllithium (SecBuLi). can. The reaction temperature is not particularly limited, but a temperature at which the dispersity of the first block is narrowed is preferable.
(工程(b))
工程(b)では、前記工程(a)で調製された第1ブロックに、シロキサン又は前記単量体(m222)を付加重合させて、第1ブロックとブロック(b22)とが結合したブロック共重合前駆体を調製する。工程(b)における付加重合反応は、リビングアニオン重合等の公知の方法で行うことができる。工程(b)の反応温度は特に限定されないが、、ブロック共重合体前駆体の分散度及び工程(c)における反応温度を考慮して、0℃~80℃で行うことが好ましく、5℃~60℃で行うことがより好ましく、10℃~40℃で行うことが更に好ましい。
(Step (b))
In the step (b), siloxane or the monomer (m222) is addition-polymerized to the first block prepared in the step (a), and the first block and the block (b22) are bonded to each other for block copolymerization. Prepare the precursor. The addition polymerization reaction in the step (b) can be carried out by a known method such as living anionic polymerization. The reaction temperature in the step (b) is not particularly limited, but it is preferably performed at 0 ° C. to 80 ° C. in consideration of the dispersion degree of the block copolymer precursor and the reaction temperature in the step (c), and 5 ° C. to 5 ° C. It is more preferably carried out at 60 ° C., and further preferably carried out at 10 ° C. to 40 ° C.
(工程(c))
工程(c)では、前記工程(b)で調製されたブロック共重合前駆体に、前記単量体(m21)を付加重合させて、第1ブロックとブロック(b21)との間にブロック(b22)が位置したブロック共重合体を調製する。
工程(c)において、前記ブロック共重合前駆体に前記単量体(m21)を付加重合させる際の反応温度を、前記工程(b)で前記第1ブロックにシロキサン又は前記単量体(m222)を付加重合させる際の反応温度に比べて低い温度に設定する。これにより、工程(b)の後に残留したシロキサン又は前記単量体(m22)が反応するのに優先して前記単量体(m21)の付加重合反応を進めることができる。その結果、第1ブロックとブロック(b21)との間にブロック(b22)が位置したブロック共重合体を調製することができる。
前記ブロック共重合前駆体に前記単量体(m21)を付加重合させる際の反応温度は、シロキサン又は前記単量体(m22)が反応しない温度が好ましい。具体的には、前記ブロック共重合前駆体に前記単量体(m21)を付加重合させる際の反応温度は、前記工程(b)で前記第1ブロックにシロキサン又は前記単量体(m222)を付加重合させる際の反応温度に比べて20℃以上低い温度が好ましく、30℃以上低い温度がより好ましく、40℃以上低い温度が更に好ましい。
(Step (c))
In the step (c), the monomer (m21) is addition-polymerized to the block copolymer precursor prepared in the step (b), and a block (b22) is formed between the first block and the block (b21). ) Is located in the block copolymer.
In the step (c), the reaction temperature when the monomer (m21) is addition-polymerized to the block copolymer precursor is set to the siloxane or the monomer (m222) in the first block in the step (b). Is set to a temperature lower than the reaction temperature at the time of addition polymerization. This makes it possible to proceed with the addition polymerization reaction of the monomer (m21) in preference to the reaction of the siloxane remaining after the step (b) or the monomer (m22). As a result, it is possible to prepare a block copolymer in which the block (b22) is located between the first block and the block (b21).
The reaction temperature at the time of addition polymerization of the monomer (m21) to the block copolymer precursor is preferably a temperature at which the siloxane or the monomer (m22) does not react. Specifically, the reaction temperature at the time of addition polymerization of the monomer (m21) to the block copolymerization precursor is such that the siloxane or the monomer (m222) is added to the first block in the step (b). A temperature 20 ° C. or higher lower than the reaction temperature at the time of addition polymerization is preferable, a temperature 30 ° C. or higher lower is more preferable, and a temperature 40 ° C. or higher lower is further preferable.
工程(a)、(b)及び(c)の重合反応において用いる溶媒は特に限定されないが、各工程で用いられる化合物が溶解可能で、かつ、それら化合物と反応しないものであればよく、例えば、テトラヒドロフラン、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ヘキサン、シクロヘキサン、トルエン、N-メチルピロリドン等が挙げられる。 The solvent used in the polymerization reaction of the steps (a), (b) and (c) is not particularly limited, but any compound used in each step may be soluble and may not react with the compound, for example. Examples thereof include tetrahydrofuran, N, N-dimethylformamide, dimethylacetamide, hexane, cyclohexane, toluene, N-methylpyrrolidone and the like.
なお、本実施形態においては、前記工程(c)に替えて、前記工程(b)で調製されたブロック共重合前駆体に、下記一般式(u2-1’)で表される構成単位(u21’)を誘導する単量体(m21’)を付加重合させて、第1ブロックとブロック(b21’)との間に、ブロック(b22)が位置したブロック共重合体を調製する工程(c-1)と、工程(c-1)で調製されたブロック共重合体に、極性基を有する有機基を含む化合物を反応させる工程(c-2)とを行うことにより、第1ブロックとブロック(b22)とが結合したブロック共重合前駆体を調製することもできる。この場合、工程(c-1)において、前記ブロック共重合前駆体に前記単量体(m21’)を付加重合させる際の反応温度を、前記工程(b)で前記第1ブロックにシロキサン又は前記単量体(m222)を付加重合させる際の反応温度に比べて低い温度に設定する。 In the present embodiment, instead of the step (c), the block copolymer precursor prepared in the step (b) is subjected to the structural unit (u21') represented by the following general formula (u2-1'). A step (c-) of adding and polymerizing a monomer (m21') that induces') to prepare a block copolymer in which the block (b22) is located between the first block and the block (b21'). By performing 1) and the step (c-2) of reacting the block copolymer prepared in the step (c-1) with a compound containing an organic group having a polar group, the first block and the block (c-2) are carried out. It is also possible to prepare a block copolymer precursor bonded to b22). In this case, in the step (c-1), the reaction temperature at the time of addition polymerization of the monomer (m21') to the block copolymerization precursor is set to the siloxane or the above-mentioned first block in the step (b). The temperature is set lower than the reaction temperature at the time of addition polymerization of the monomer (m222).
(工程(c-1))
工程(c-1)では、前記工程(b)で調製されたブロック共重合前駆体に、下記一般式(u2-1’)で表される構成単位(u21’)を誘導する単量体(m21’)を付加重合させて、第1ブロックとブロック(b21’)との間に、ブロック(b22)が位置したブロック共重合体を調製する。
(Step (c-1))
In the step (c-1), a monomer (u21') that induces a structural unit (u21') represented by the following general formula (u2-1') is derived from the block copolymer precursor prepared in the step (b). m21') is addition-polymerized to prepare a block copolymer in which the block (b22) is located between the first block and the block (b21').
前記一般式(u2-1’)中、RP211’は、反応性基を含む有機基、アルキル基、ハロゲン化アルキル基又は水素原子である。
「反応性基を含む有機基」は、反応性基自体も包含する。
反応性基とは、化学反応によって他の部位と反応することができる基を意味する。
反応性基としては、ビニル基、アリル基、(メタ)アクリロイル基、スチリル基、オキシラニル基、オキセタニル基、カルボキシ基、ヒドロキシ基、チアシクロプロピル基、スルファニル基、イソシアナト基、アミノ基及びウレイド基が挙げられる。なかでも、反応性基としては、ビニル基、アリル基が好ましく、ビニル基が特に好ましい。
RP211’における有機基としては特に限定されないが、例えば前記一般式(u2-1)中のRP211’における置換基を有していてもよい1価の炭化水素基と同様のものが挙げられる。
RP211’のアルキル基又はハロゲン化アルキル基としては、前記一般式(u2-1)中のRP211のアルキル基又はハロゲン化アルキル基と同様である。
なかでも、RP211’としては、アルキル基、ハロゲン化アルキル基又は水素原子好ましく、炭素数1~5のアルキル基、炭素数1~5のハロゲン化アルキル基又は水素原子好ましく、メチル基又は水素原子が最も好ましい。
In the general formula (u2-1'), RP211'is an organic group containing a reactive group, an alkyl group, an alkyl halide group or a hydrogen atom.
The "organic group containing a reactive group" also includes the reactive group itself.
A reactive group means a group that can react with other sites by a chemical reaction.
Reactive groups include vinyl group, allyl group, (meth) acryloyl group, styryl group, oxylanyl group, oxetanyl group, carboxy group, hydroxy group, thiacyclopropyl group, sulfanyl group, isocyanato group, amino group and ureido group. Can be mentioned. Among them, as the reactive group, a vinyl group and an allyl group are preferable, and a vinyl group is particularly preferable.
The organic group in RP211 ′ is not particularly limited, and examples thereof include the same as the monovalent hydrocarbon group which may have a substituent in RP211 ′ in the general formula (u2-1). ..
The alkyl group or halogenated alkyl group of RP211 ′ is the same as the alkyl group or halogenated alkyl group of RP211 in the general formula (u2-1).
Among them, RP211'is preferably an alkyl group, an alkyl halide group or a hydrogen atom, preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkyl halide group having 1 to 5 carbon atoms or a hydrogen atom, and preferably a methyl group or a hydrogen atom. Is the most preferable.
前記一般式(u2-1’)中、RP212’は、反応性基を含む有機基である。
RP212’の反応性基を含む有機基は、前記RP211’の反応性基を含む有機基と同様のものが挙げられる。
なかでも、RP212’としては、ビニル基、ビニル基を有する有機基、アリル基が好ましく、ビニル基が特に好ましい。
In the general formula ( u2-1 '), RP212'is an organic group containing a reactive group.
Examples of the organic group containing the reactive group of RP212 ′ include the same organic group containing the reactive group of RP211 ′.
Among them, as RP212 ', a vinyl group, an organic group having a vinyl group, and an allyl group are preferable, and a vinyl group is particularly preferable.
工程(c-1)において、前記ブロック共重合前駆体に前記単量体(m21’)を付加重合させる際の反応温度を、前記工程(b)で前記第1ブロックにシロキサン又は前記単量体(m222)を付加重合させる際の反応温度に比べて低い温度に設定する。これにより、工程(b)の後に残留したシロキサン又は前記単量体(m22)が反応するのに優先して前記単量体(m21’)の付加重合反応を進めることができる。その結果、第1ブロックとブロック(b21’)との間にブロック(b22)が位置したブロック共重合体を調製することができる。 In the step (c-1), the reaction temperature at the time of addition-polymerizing the monomer (m21') to the block copolymer precursor is set to the siloxane or the monomer in the first block in the step (b). (M222) is set to a temperature lower than the reaction temperature at the time of addition polymerization. This makes it possible to proceed with the addition polymerization reaction of the monomer (m21') in preference to the reaction of the siloxane remaining after the step (b) or the monomer (m22). As a result, it is possible to prepare a block copolymer in which the block (b22) is located between the first block and the block (b21').
(工程(c-2))
工程(c-2)では、工程(c-1)で調製されたブロック共重合体に、極性基を有する有機基を含む化合物を反応させる。これにより、ブロック(b21’)の構成単位(u21’)において、RP211’又はRP212’の反応性基を含む有機基に極性基が導入され、第1ブロックとブロック(b22)とが結合したブロック共重合前駆体を調製することができる。
極性基を有する有機基を含む化合物としては、前記一般式(u2-1)中のRP211又はRP212の極性基を有する有機基を含む化合物であれば特に限定されない。例えば、チオール基と極性基を有する有機基とを有する化合物を用いた場合、エン・チオール反応により、RP211’又はRP212’の反応性基を含む有機基に極性基が導入することができる。
(Step (c-2))
In the step (c-2), the block copolymer prepared in the step (c-1) is reacted with a compound containing an organic group having a polar group. As a result, in the structural unit (u21') of the block ( b21 '), a polar group is introduced into the organic group containing the reactive group of RP211'or RP212 ', and the first block and the block (b22) are bonded to each other. Block copolymerization precursor can be prepared.
The compound containing an organic group having a polar group is not particularly limited as long as it is a compound containing an organic group having a polar group of RP211 or RP212 in the general formula (u2-1). For example, when a compound having a thiol group and an organic group having a polar group is used, the polar group can be introduced into the organic group containing the reactive group of RP211'or RP212 ' by the en-thiol reaction. ..
≪相分離構造を含む構造体の形成方法≫
本実施形態のブロック共重合体を用いた相分離構造を含む構造体の形成方法について説明する。
相分離構造を含む構造体の製造方法は、基板上に、本実施形態のブロック共重合体を含む層を形成する工程(i)と、当該ブロック共重合体を含む層を相分離させる工程(ii)と、を有する。
本実施形態の相分離構造を含む構造体の製造方法においては、前記工程(i)の前に、下地剤を塗布し、下地剤層を形成する工程(以下、「下地剤層形成工程」)を有することが好ましい。
以下、かかる相分離構造を含む構造体の製造方法について、図1を参照しながら具体的に説明する。但し、本発明はこれに限定されるものではない。
<< Method of forming a structure including a phase-separated structure >>
A method for forming a structure including a phase-separated structure using the block copolymer of the present embodiment will be described.
The method for producing a structure including a phase-separated structure includes a step (i) of forming a layer containing the block copolymer of the present embodiment on a substrate and a step of phase-separating the layer containing the block copolymer (i). ii) and.
In the method for producing a structure including the phase-separated structure of the present embodiment, a step of applying a base material to form a base material layer before the step (i) (hereinafter, “base material layer forming step”). It is preferable to have.
Hereinafter, a method for producing a structure including such a phase-separated structure will be specifically described with reference to FIG. However, the present invention is not limited to this.
図1は、相分離構造を含む構造体の製造方法の一実施形態例を示す。
まず、基板1上に下地剤を塗布して、下地剤層2を形成する(図1(I))。
次に、下地剤層2上に、上述した本実施形態のブロック共重合体を塗布して、ブロック共重合体を含む層(BCP層)3を形成する(図1(II);以上、工程(i))。
次に、加熱してアニール処理を行い、BCP層3を、相3aと相3bとに相分離させる(図1(III);工程(ii))。
かかる本実施形態の製造方法、すなわち、工程(i)及び工程(ii)を有する製造方法によれば、下地剤層2が形成された基板1上に、相分離構造を含む構造体3’が製造される。
FIG. 1 shows an example of an embodiment of a method for manufacturing a structure including a phase-separated structure.
First, a base material is applied onto the
Next, the block copolymer of the present embodiment described above is applied onto the
Next, heating is performed to perform annealing treatment, and the
According to the manufacturing method of the present embodiment, that is, the manufacturing method including the step (i) and the step (ii), the structure 3'including the phase-separated structure is formed on the
[工程(i)]
工程(i)では、基板1上に、ブロック共重合体を用いて、BCP層3を形成する。
[Step (i)]
In the step (i), the
基板は、その表面上にブロック共重合体を塗布し得るものであれば、その種類は特に限定されない。
基板としては、例えば、シリコン、銅、クロム、鉄、アルミニウム等の金属からなる基板、ガラス、酸化チタン、シリカ、マイカ等の無機物からなる基板、アクリル板、ポリスチレン、セルロース、セルロースアセテート、フェノール樹脂等の有機化合物からなる基板などが挙げられる。
基板の大きさや形状は、特に限定されるものではない。基板は必ずしも平滑な表面を有する必要はなく、様々な材質や形状の基板を適宜選択することができる。例えば、曲面を有する基板、表面が凹凸形状の平板、薄片状などの様々な形状のものを多様に用いることができる。
基板の表面には、無機系および/または有機系の膜が設けられていてもよい。無機系の膜としては、無機反射防止膜(無機BARC)が挙げられる。有機系の膜としては、有機反射防止膜(有機BARC)が挙げられる。
The type of the substrate is not particularly limited as long as the block copolymer can be coated on the surface thereof.
Examples of the substrate include a substrate made of a metal such as silicon, copper, chromium, iron, and aluminum, a substrate made of an inorganic substance such as glass, titanium oxide, silica, and mica, an acrylic plate, polystyrene, cellulose, cellulose acetate, and phenol resin. Examples thereof include a substrate made of the above organic compound.
The size and shape of the substrate are not particularly limited. The substrate does not necessarily have to have a smooth surface, and substrates of various materials and shapes can be appropriately selected. For example, various shapes such as a substrate having a curved surface, a flat plate having an uneven surface, and a flaky shape can be used in various ways.
Inorganic and / or organic films may be provided on the surface of the substrate. Examples of the inorganic film include an inorganic antireflection film (inorganic BARC). Examples of the organic film include an organic antireflection film (organic BARC).
基板1にBCP層3を形成する前に、基板1の表面を洗浄してもよい。基板の表面を洗浄することにより、相分離構造形成用樹脂組成物又は下地剤の基板1への塗布を、より良好に行うことができる。
洗浄処理としては、従来公知の方法を利用でき、例えば酸素プラズマ処理、水素プラズマ処理、オゾン酸化処理、酸アルカリ処理、化学修飾処理等が挙げられる。例えば、基板を硫酸/過酸化水素水溶液等の酸溶液に浸漬させた後、水洗し、乾燥させる。その後、当該基板の表面に、BCP層3又は下地剤層2を形成する。
The surface of the
As the cleaning treatment, conventionally known methods can be used, and examples thereof include oxygen plasma treatment, hydrogen plasma treatment, ozone oxidation treatment, acid-alkali treatment, and chemical modification treatment. For example, the substrate is immersed in an acid solution such as a sulfuric acid / hydrogen peroxide aqueous solution, washed with water, and dried. After that, the
BCP層3を形成する前に、基板1を中性化処理することが好ましい。
中性化処理とは、基板表面を、ブロック共重合体を構成するいずれのポリマーとも親和性を有するように改変する処理をいう。中性化処理を行うことにより、相分離によって特定のポリマーからなる相のみが基板表面に接することを抑制することができる。例えば、BCP層3を形成する前に、基板1表面に、用いるブロック共重合体の種類に応じた下地剤層2を形成しておくことが好ましい。これに伴い、BCP層3の相分離によって、基板1表面に対して垂直方向に配向したシリンダー状又はラメラ状の相分離構造が形成しやすくなる。
It is preferable to neutralize the
The neutralization treatment refers to a treatment of modifying the surface of a substrate so as to have an affinity with any of the polymers constituting the block copolymer. By performing the neutralization treatment, it is possible to prevent only the phase composed of a specific polymer from coming into contact with the surface of the substrate by phase separation. For example, before forming the
具体的には、基板1表面に、ブロック共重合体を構成するいずれのポリマーとも親和性を有する下地剤を用いて下地剤層2を形成する。
下地剤には、ブロック共重合体を構成するポリマーの種類に応じて、薄膜形成に用いられる従来公知の樹脂組成物を適宜選択して用いることができる。
かかる下地剤としては、例えば、ブロック共重合体を構成する各ポリマーの構成単位をいずれも有する樹脂を含有する組成物や、ブロック共重合体を構成する各ポリマーと親和性の高い構成単位をいずれも有する樹脂を含有する組成物等が挙げられる。
例えば、PS-PMMAブロック共重合体を用いる場合、下地剤としては、PSとPMMAとの両方を含む樹脂組成物や、芳香環等と親和性が高い部位と、極性の高い官能基等と親和性の高い部位と、の両方を含む化合物又は組成物を用いることが好ましい。
PSとPMMAとの両方を含む樹脂組成物としては、例えば、PSとPMMAとのランダムコポリマー、PSとPMMAとの交互ポリマー(各モノマーが交互に共重合しているもの)等が挙げられる。
Specifically, the
As the base material, a conventionally known resin composition used for forming a thin film can be appropriately selected and used depending on the type of polymer constituting the block copolymer.
As such a base material, for example, a composition containing a resin having any of the constituent units of each polymer constituting the block copolymer, or a constituent unit having a high affinity with each polymer constituting the block copolymer is used. Examples thereof include a composition containing a resin having a resin.
For example, when a PS-PMMA block copolymer is used, as a base material, a resin composition containing both PS and PMMA, a site having a high affinity for an aromatic ring or the like, and a highly polar functional group or the like are compatible. It is preferable to use a compound or composition containing both a highly potent moiety and the like.
Examples of the resin composition containing both PS and PMMA include a random copolymer of PS and PMMA, an alternating polymer of PS and PMMA (one in which each monomer is alternately copolymerized), and the like.
また、PSと親和性が高い部位と、PMMAと親和性の高い部位と、の両方を含む組成物としては、例えば、モノマーとして、少なくとも、芳香環を有するモノマーと極性の高い置換基を有するモノマーとを重合させて得られる樹脂組成物が挙げられる。芳香環を有するモノマーとしては、フェニル基、ビフェニル(biphenyl)基、フルオレニル(fluorenyl)基、ナフチル基、アントリル(anthryl)基、フェナントリル基等の、芳香族炭化水素の環から水素原子を1つ除いた基を有するモノマー、又はこれらの基の環を構成する炭素原子の一部が酸素原子、硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子で置換されたヘテロアリール基を有するモノマーが挙げられる。また、極性の高い置換基を有するモノマーとしては、カルボキシ基、水酸基、シアノ基、アルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基等を有するモノマーが挙げられる。
また、下地剤としては、例えば、熱重合性樹脂組成物、ポジ型レジスト組成物やネガ型レジスト組成物等の感光性樹脂組成物も挙げられる。
Further, as a composition containing both a moiety having a high affinity for PS and a moiety having a high affinity for PMMA, for example, as a monomer, at least a monomer having an aromatic ring and a monomer having a highly polar substituent are used. Examples thereof include a resin composition obtained by polymerizing with. As the monomer having an aromatic ring, one hydrogen atom is removed from the ring of an aromatic hydrocarbon such as a phenyl group, a biphenyl group, a fluorenyl group, a naphthyl group, anthryl group, and a phenanthryl group. Examples thereof include a monomer having a group, or a monomer having a heteroaryl group in which a part of carbon atoms constituting the ring of these groups is replaced with a hetero atom such as an oxygen atom, a sulfur atom and a nitrogen atom. Examples of the monomer having a highly polar substituent include a monomer having a carboxy group, a hydroxyl group, a cyano group, a hydroxyalkyl group in which a part of hydrogen atoms of an alkyl group is substituted with a fluorine atom, and the like.
Moreover, as a base material, for example, a photosensitive resin composition such as a thermopolymerizable resin composition, a positive type resist composition and a negative type resist composition can also be mentioned.
これらの下地剤層は、常法により形成することができる。
下地剤を基板1上に塗布して下地剤層2を形成する方法としては、特に限定されず、従来公知の方法により形成できる。
たとえば、下地剤を、スピンコート又はスピンナーを用いる等の従来公知の方法により基板1上に塗布して塗膜を形成し、乾燥させることにより、下地剤層2を形成できる。
塗膜の乾燥方法としては、下地剤に含まれる溶媒を揮発させることができればよく、さらに基板上に固定化できればよく、たとえばベークする方法等が挙げられる。この際、ベーク温度は、80~300℃が好ましく、90~270℃がより好ましく、100~250℃がさらに好ましい。ベーク時間は、30~500秒間が好ましく、30~250秒間がより好ましい。
塗膜の乾燥後における下地剤層2の厚さは、3~100nm程度が好ましく、5~50nm程度がより好ましい。
These base material layers can be formed by a conventional method.
The method of applying the base material onto the
For example, the
As a method for drying the coating film, it is sufficient that the solvent contained in the base material can be volatilized, and further, it is sufficient if it can be immobilized on the substrate, and examples thereof include a method of baking. At this time, the baking temperature is preferably 80 to 300 ° C, more preferably 90 to 270 ° C, and even more preferably 100 to 250 ° C. The baking time is preferably 30 to 500 seconds, more preferably 30 to 250 seconds.
The thickness of the
次いで、下地剤層2の上に、複数種類のブロックが結合したブロック共重合体を含む層(BCP層)3を形成する。
下地剤層2の上にBCP層3を形成する方法としては、特に限定されるものではなく、例えばスピンコート又はスピンナーを用いる等の従来公知の方法により、下地剤層2上に樹脂組成物を塗布して塗膜を形成し、乾燥させる方法が挙げられる。
Next, a layer (BCP layer) 3 containing a block copolymer in which a plurality of types of blocks are bonded is formed on the
The method for forming the
樹脂組成物の塗膜の乾燥方法としては、例えば60~150℃が好ましく、80~130℃がより好ましく、ベーク時間は、例えば10~3000秒間が好ましく、20~120秒間がより好ましい。 As a method for drying the coating film of the resin composition, for example, 60 to 150 ° C. is preferable, 80 to 130 ° C. is more preferable, and the baking time is, for example, 10 to 3000 seconds, more preferably 20 to 120 seconds.
BCP層3の厚さは、相分離が起こるために充分な厚さであればよく、基板1の種類、又は、形成される相分離構造の構造周期サイズもしくはナノ構造体の均一性等を考慮すると、10~100nmが好ましく、15~80nmがより好ましい。
The thickness of the
[工程(ii)]
工程(ii)では、基板1上に形成された、ブロック共重合体を含む層3を相分離させる。
工程(i)後の基板1を加熱してアニール処理を行うことにより、ブロック共重合体の選択除去によって、基板1表面の少なくとも一部が露出するような相分離構造が形成する。すなわち、基板1上に、相3aと相3bとに相分離した相分離構造を含む構造体3’が製造される。
アニール処理の温度条件は、用いるブロック共重合体のガラス転移温度以上であり、かつ、熱分解温度未満で行うことが好ましい。例えば、本実施形態のブロック共重合体を用いる場合は40~350℃が好ましく、50~300℃がより好ましく、70~120℃が特に好ましい。加熱時間は、30~3600秒間が好ましく、120~600秒間がより好ましい。
また、アニール処理は、窒素等の反応性の低いガス中で行われることが好ましい。
[Step (ii)]
In the step (ii), the
By heating the
It is preferable that the temperature condition of the annealing treatment is equal to or higher than the glass transition temperature of the block copolymer used and lower than the thermal decomposition temperature. For example, when the block copolymer of the present embodiment is used, it is preferably 40 to 350 ° C, more preferably 50 to 300 ° C, and particularly preferably 70 to 120 ° C. The heating time is preferably 30 to 3600 seconds, more preferably 120 to 600 seconds.
Further, the annealing treatment is preferably performed in a gas having low reactivity such as nitrogen.
以上説明した本実施形態の、相分離構造を含む構造体の製造方法によれば、ブロック共重合体の相分離性能が高められ、既存のリソグラフィー技術に比べて、より微細な構造体を良好な形状で形成できる。
加えて、基板表面に、位置及び配向性がより自在にデザインされたナノ構造体を備える基板を製造し得る。例えば、形成される構造体は、基板との親和性を適切に制御することで、基板表面に対して垂直方向に配向したシリンダー状又はラメラ状の相分離構造をとりやすい。
According to the method for producing a structure including a phase-separated structure according to the above-described embodiment, the phase separation performance of the block copolymer is enhanced, and a finer structure is better than the existing lithography technique. It can be formed by shape.
In addition, it is possible to manufacture a substrate having a nanostructure on the surface of the substrate whose position and orientation are designed more freely. For example, the formed structure tends to have a cylindrical or lamellar phase-separated structure oriented in a direction perpendicular to the substrate surface by appropriately controlling the affinity with the substrate.
[任意工程]
本発明の第2の態様に係る、相分離構造を含む構造体の製造方法は、上述した実施形態に限定されず、工程(i)~(ii)以外の工程(任意工程)を有してもよい。
かかる任意工程としては、BCP層3のうち、前記ブロック共重合体を構成する複数種類のブロックのうちの少なくとも一種類のブロックからなる相を選択的に除去する工程(以下「工程(iii)」という。)、ガイドパターン形成工程等が挙げられる。
[Arbitrary process]
The method for producing a structure including a phase-separated structure according to a second aspect of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes steps (arbitrary steps) other than steps (i) to (ii). May be good.
As such an optional step, a step of selectively removing a phase consisting of at least one type of block among a plurality of types of blocks constituting the block copolymer among the BCP layer 3 (hereinafter, “step (iii)””. ), Guide pattern forming process and the like.
・工程(iii)について
工程(iii)では、下地剤層2の上に形成されたBCP層3のうち、前記ブロック共重合体を構成する複数種類のブロックのうちの少なくとも一種類のブロックからなる相(相3a、相3b)を選択的に除去する。これにより、微細なパターン(高分子ナノ構造体)が形成される。
-About the step (iii) In the step (iii), the
ブロックからなる相を選択的に除去する方法としては、BCP層に対して酸素プラズマ処理を行う方法、水素プラズマ処理を行う方法等が挙げられる。
尚、以下において、ブロック共重合体を構成するブロックのうち、選択的に除去されないブロックをPAブロック、選択的に除去されるブロックをPBブロックという。例えば、本実施形態のブロック共重合体を含む層を相分離した後、該層に対して酸素プラズマ処理や水素プラズマ処理等を行うことにより、第2ブロックからなる相が選択的に除去される。この場合、第1ブロック部分がPAブロックであり、第2ブロック部分がPBブロックである。
Examples of the method for selectively removing the phase composed of blocks include a method of performing oxygen plasma treatment on the BCP layer, a method of performing hydrogen plasma treatment, and the like.
In the following, among the blocks constituting the block copolymer, the block that is not selectively removed is referred to as a PA block, and the block that is selectively removed is referred to as a P B block . For example, after phase-separating the layer containing the block copolymer of the present embodiment, the phase consisting of the second block is selectively removed by subjecting the layer to oxygen plasma treatment, hydrogen plasma treatment, or the like. .. In this case, the first block portion is the PA block and the second block portion is the P B block .
図2は、工程(iii)の一実施形態例を示す。
図2に示す実施形態においては、工程(ii)で基板1上に製造された構造体3’に、酸素プラズマ処理を行うことによって、相3aが選択的に除去され、離間した相3bからなるパターン(高分子ナノ構造体)が形成されている。この場合、相3bがPAブロックからなる相であり、相3aがPBブロックからなる相である。
FIG. 2 shows an example of an embodiment of the step (iii).
In the embodiment shown in FIG. 2, the
上記のようにして、BCP層3の相分離によってパターンが形成された基板1は、そのまま使用することもできるが、さらに加熱することにより、基板1上のパターン(高分子ナノ構造体)の形状を変更することもできる。
加熱の温度条件は、用いるブロック共重合体のガラス転移温度以上であり、かつ、熱分解温度未満が好ましい。また、加熱は、窒素等の反応性の低いガス中で行われることが好ましい。
The
The heating temperature condition is preferably equal to or higher than the glass transition temperature of the block copolymer used and lower than the thermal decomposition temperature. Further, the heating is preferably performed in a gas having low reactivity such as nitrogen.
・ガイドパターン形成工程について
本発明の第2の態様に係る、相分離構造を含む構造体の製造方法においては、下地剤層上にガイドパターンを設ける工程(ガイドパターン形成工程)を有してもよい。これにより、相分離構造の配列構造制御が可能となる。
例えば、ガイドパターンを設けない場合に、ランダムな指紋状の相分離構造が形成されるブロック共重合体であっても、下地剤層表面にレジスト膜の溝構造を設けることにより、その溝に沿って配向した相分離構造が得られる。このような原理で、下地剤層2上にガイドパターンを設けてもよい。また、ガイドパターンの表面が、ブロック共重合体を構成するいずれかのポリマーとも親和性を有することにより、基板表面に対して垂直方向に配向したシリンダー状又はラメラ状の相分離構造が形成しやすくなる。
-Regarding the guide pattern forming step In the method for manufacturing a structure including a phase-separated structure according to the second aspect of the present invention, even if there is a step of providing a guide pattern on the base material layer (guide pattern forming step). good. This makes it possible to control the arrangement structure of the phase-separated structure.
For example, even in a block copolymer in which a random fingerprint-like phase-separated structure is formed when a guide pattern is not provided, the groove structure of the resist film is provided on the surface of the base material layer along the groove. An oriented phase-separated structure is obtained. Based on such a principle, a guide pattern may be provided on the
ガイドパターンは、例えばレジスト組成物を用いて形成できる。
ガイドパターンを形成するレジスト組成物は、一般的にレジストパターンの形成に用いられるレジスト組成物やその改変物の中から、ブロック共重合体を構成するいずれかのポリマーと親和性を有するものを適宜選択して用いることができる。該レジスト組成物としては、レジスト膜露光部が溶解除去されるポジ型パターンを形成するポジ型レジスト組成物、レジスト膜未露光部が溶解除去されるネガ型パターンを形成するネガ型レジスト組成物のいずれであってもよいが、ネガ型レジスト組成物であることが好ましい。ネガ型レジスト組成物としては、例えば、酸発生剤成分と、酸の作用により有機溶剤を含有する現像液への溶解性が酸の作用により減少する基材成分とを含有し、該基材成分が、酸の作用により分解して極性が増大する構成単位を有する樹脂成分、を含有するレジスト組成物が好ましい。
ガイドパターンが形成された下地剤層上に樹脂組成物が流し込まれた後、相分離を起こすためにアニール処理が行われる。このため、ガイドパターンを形成するレジスト組成物としては、耐溶剤性及び耐熱性に優れたレジスト膜を形成し得るものであることが好ましい。
The guide pattern can be formed using, for example, a resist composition.
As the resist composition forming the guide pattern, a resist composition generally used for forming the resist pattern or a modified product thereof having an affinity with any of the polymers constituting the block copolymer is appropriately selected. It can be selected and used. The resist composition includes a positive resist composition that forms a positive pattern in which the exposed portion of the resist film is dissolved and removed, and a negative resist composition that forms a negative pattern in which the unexposed portion of the resist film is dissolved and removed. Either may be used, but a negative resist composition is preferable. The negative resist composition contains, for example, an acid generator component and a base material component whose solubility in a developing solution containing an organic solvent is reduced by the action of the acid due to the action of the acid. However, a resist composition containing a resin component having a structural unit that is decomposed by the action of an acid and whose polarity is increased is preferable.
After the resin composition is poured onto the base material layer on which the guide pattern is formed, an annealing treatment is performed to cause phase separation. Therefore, it is preferable that the resist composition forming the guide pattern can form a resist film having excellent solvent resistance and heat resistance.
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.
[合成例1:PS-b-PDMS-b-PMVSの合成]
Ar雰囲気下でTHF10mlを反応容器に仕込み、-78℃に冷却する。所定量のSecBuLi(ヘキサン・シクロヘキサン混合溶液)とスチレン0.40gを添加後、-78℃のまま30分撹拌を行った。その後、ヘキサメチルシクロトリシロキサン0.40gを添加した後、液温を20℃に変更し、48時間撹拌を行った。その後、液温を-20℃に変更した後、トリメチルトリビニルシクロトリシロキサン0.40gを添加し、さらに48時間撹拌を行った後、トリメチルシリルクロリド0.20gを添加し、反応溶液をメタノール200mlに注ぎ、析出した固体を濾過にて回収した。回収した固体を乾燥し、PS-b-PDMS-b-PMVS(以下、「ブロック共重合体(1’)」)0.60gを得た。得られたブロック共重合体(1’)のMnは15000、PDIは1.10(GPC換算)、得られたポリマーの繰り返しユニットの比は、スチレン:ジメチルシロキサン:メチルビニルシロキサン(n:l:m)=60:15:25(mol比)(1H-NMR)であった。
[Synthesis Example 1: Synthesis of PS-b-PDMS-b-PMVS]
Under an Ar atmosphere, 10 ml of THF is charged into a reaction vessel and cooled to −78 ° C. After adding a predetermined amount of SecBuLi (mixed solution of hexane and cyclohexane) and 0.40 g of styrene, the mixture was stirred at −78 ° C. for 30 minutes. Then, after adding 0.40 g of hexamethylcyclotrisiloxane, the liquid temperature was changed to 20 ° C., and the mixture was stirred for 48 hours. Then, after changing the liquid temperature to −20 ° C., 0.40 g of trimethyltrivinylcyclotrisiloxane was added, and after further stirring for 48 hours, 0.20 g of trimethylsilyl chloride was added, and the reaction solution was added to 200 ml of methanol. The solid that was poured and precipitated was recovered by filtration. The recovered solid was dried to obtain 0.60 g of PS-b-PDMS-b-PMVS (hereinafter, "block copolymer (1')"). The Mn of the obtained block copolymer (1') was 15,000, the PDI was 1.10 (GPC equivalent), and the ratio of the repeating units of the obtained polymer was styrene: dimethylsiloxane: methylvinylsiloxane (n: l: l:). m) = 60:15:25 (mol ratio) ( 1 H-NMR).
[合成例2]
合成例1と同様にして、PS-b-PDMS-b-PMVS(以下、「ブロック共重合体(2’)」)を合成した。
得られたブロック共重合体(2’)のMnは18800、PDIは1.23(GPC換算)、得られたポリマーの繰り返しユニットの比は、スチレン:ジメチルシロキサン:メチルビニルシロキサン(n:l:m)=52:18:30(mol比)(1H-NMR)であった。
[Synthesis Example 2]
PS-b-PDMS-b-PMVS (hereinafter, "block copolymer (2')") was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1.
The Mn of the obtained block copolymer (2') was 18800, the PDI was 1.23 (GPC equivalent), and the ratio of the repeating units of the obtained polymer was styrene: dimethylsiloxane: methylvinylsiloxane (n: l: l:). m) = 52:18:30 (mol ratio) ( 1 H-NMR).
[合成例3]
合成例1と同様にして、PS-b-PDMS-b-PMVS(以下、「ブロック共重合体(3’)」)を合成した。
得られたブロック共重合体(3’)のMnは25100、PDIは1.22(GPC換算)、得られたポリマーの繰り返しユニットの比は、スチレン:ジメチルシロキサン:メチルビニルシロキサン(n:l:m)=46:35:19(mol比)(1H-NMR)であった。
[Synthesis Example 3]
PS-b-PDMS-b-PMVS (hereinafter, "block copolymer (3')") was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1.
The Mn of the obtained block copolymer (3') was 25100, the PDI was 1.22 (GPC equivalent), and the ratio of the repeating units of the obtained polymer was styrene: dimethylsiloxane: methylvinylsiloxane (n: l: l:). m) = 46: 35: 19 (mol ratio) ( 1 H-NMR).
[実施例1:PS-b-PDMS-b-PMHxOHSの合成]
ブロック共重合体(1’)0.10gとアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.007gと6-メルカプト-1-ヘキサノール0.54gとTHF0.8mlを反応容器に仕込み、Ar置換を行った後、凍結脱気を3回行った。65℃で4時間撹拌を行った後、アイスバス及び液体窒素で速やかに冷却し、反応溶液を純水100mlに注ぎ、析出した固体を濾過にて回収した。純水への再沈殿操作を3回繰り返し行った。回収した固体を乾燥し、PS-b-PDMS-b-PMHxOHS(下記構造式で表される、スチレンのブロックとジメチルシロキサンのブロックとシロキサン誘導体Aのブロックからなるブロック共重合体。以下、「ブロック共重合体(1)」)0.11gを得た。得られたブロック共重合体(1)のMnは13400、PDIは1.12(GPC換算)、スチレン:ジメチルシロキサン:シロキサン誘導体A=60:15:25(mol比)(1H-NMR)であった。
[Example 1: Synthesis of PS-b-PDMS-b-PMHxOHS]
0.10 g of block copolymer (1'), 0.007 g of azobisisobutyronitrile (AIBN), 0.54 g of 6-mercapto-1-hexanol and 0.8 ml of THF were charged in a reaction vessel and substituted with Ar. After that, freeze degassing was performed 3 times. After stirring at 65 ° C. for 4 hours, the mixture was rapidly cooled with an ice bath and liquid nitrogen, the reaction solution was poured into 100 ml of pure water, and the precipitated solid was recovered by filtration. The reprecipitation operation in pure water was repeated 3 times. The recovered solid was dried, and PS-b-PDMS-b-PMHxOHS (a block copolymer composed of a block of styrene, a block of dimethylsiloxane, and a block of siloxane derivative A, represented by the following structural formula. Hereinafter, "block". Copolymer (1) ") 0.11 g was obtained. The obtained block copolymer (1) had a Mn of 13400, a PDI of 1.12 (GPC equivalent), and a styrene: dimethylsiloxane: siloxane derivative A = 60: 15: 25 (mol ratio) ( 1 H-NMR). there were.
[実施例2]
ブロック共重合体(2’)0.10gとアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.009gと3-メルカプト-1-プロパノール0.45gとTHF0.8mlを反応容器に仕込み、Ar置換を行った後、凍結脱気を3回行った。65℃で4時間撹拌を行った後、アイスバス及び液体窒素で速やかに冷却し、反応溶液を純水100mlに注ぎ、析出した固体を濾過にて回収した。純水への再沈殿操作を3回繰り返し行った。回収した固体を乾燥し、下記構造式で表される、スチレンのブロックとジメチルシロキサンのブロックとシロキサン誘導体Bのブロックからなるブロック共重合体。以下、「ブロック共重合体(2)」)1.1gを得た。得られたブロック共重合体(2)のMnは16100、PDIは1.16(GPC換算)、スチレン:ジメチルシロキサン:シロキサン誘導体B=52:18:30(mol比)(1H-NMR)であった。
[Example 2]
0.10 g of block copolymer (2'), 0.009 g of azobisisobutyronitrile (AIBN), 0.45 g of 3-mercapto-1-propanol and 0.8 ml of THF were charged in a reaction vessel and substituted with Ar. After that, freeze degassing was performed 3 times. After stirring at 65 ° C. for 4 hours, the mixture was rapidly cooled with an ice bath and liquid nitrogen, the reaction solution was poured into 100 ml of pure water, and the precipitated solid was recovered by filtration. The reprecipitation operation in pure water was repeated 3 times. A block copolymer composed of a styrene block, a dimethylsiloxane block, and a siloxane derivative B block, which is represented by the following structural formula after drying the recovered solid. Hereinafter, 1.1 g of "block copolymer (2)") was obtained. The obtained block copolymer (2) had a Mn of 16100, a PDI of 1.16 (GPC equivalent), and a styrene: dimethylsiloxane: siloxane derivative B = 52: 18:30 (mol ratio) ( 1 H-NMR). there were.
[実施例3]
ブロック共重合体(3’)0.10gとアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)0.006gと3-メルカプト-1-プロパノール0.29gとTHF0.8mlを反応容器に仕込み、Ar置換を行った後、凍結脱気を3回行った。65℃で4時間撹拌を行った後、アイスバス及び液体窒素で速やかに冷却し、反応溶液を純水100mlに注ぎ、析出した固体を濾過にて回収した。純水への再沈殿操作を3回繰り返し行った。回収した固体を乾燥し、下記構造式で表される、スチレンのブロックとジメチルシロキサンのブロックとシロキサン誘導体Bのブロックからなるブロック共重合体。以下、「ブロック共重合体(3)」)1.1gを得た。得られたブロック共重合体(3)のMnは21800、PDIは1.17(GPC換算)、スチレン:ジメチルシロキサン:シロキサン誘導体B=46:35:19(mol比)(1H-NMR)であった。
[Example 3]
0.10 g of block copolymer (3'), 0.006 g of azobisisobutyronitrile (AIBN), 0.29 g of 3-mercapto-1-propanol and 0.8 ml of THF were charged in a reaction vessel and substituted with Ar. After that, freeze degassing was performed 3 times. After stirring at 65 ° C. for 4 hours, the mixture was rapidly cooled with an ice bath and liquid nitrogen, the reaction solution was poured into 100 ml of pure water, and the precipitated solid was recovered by filtration. The reprecipitation operation in pure water was repeated 3 times. A block copolymer composed of a styrene block, a dimethylsiloxane block, and a siloxane derivative B block, which is represented by the following structural formula after drying the recovered solid. Hereinafter, 1.1 g of "block copolymer (3)") was obtained. The obtained block copolymer (3) had a Mn of 21800, a PDI of 1.17 (GPC equivalent), and a styrene: dimethylsiloxane: siloxane derivative B = 46: 35: 19 (mol ratio) ( 1 H-NMR). there were.
[実施例4:相分離構造の形成]
8インチのシリコンウェーハ上に、下地剤として、PGMEAを用いて1.0質量%の濃度に調整した樹脂組成物(メタクリル酸メチル/メタクリル酸=95/5からなるMw43400、Mw/Mn1.77の共重合体)を、スピンナーを用いて塗布し、200℃、60秒間焼成して乾燥させることにより、膜厚20nmの下地剤層を基板上に形成した。
次いで、下地剤層の基板密着部以外の部分を溶剤(PGMEA)で除去し、下地剤層上にブロック共重合体(1)の溶液(溶媒;PGMEA)をスピンコート(回転数7500rpm、60秒)した。
ブロック共重合体(1)を含む層(以下、「相分離構造形成用樹脂組成物層」と記載する)の塗布膜厚は、16~20nmとした。
相分離構造形成用樹脂組成物が塗布された基板を、減圧雰囲気下、130℃で12時間加熱させてアニールすることにより、相分離構造を形成させた。
その後、ブロックの選択的除去処理を行い、ラインアンドスペースパターンを形成した。
[Example 4: Formation of phase-separated structure]
A resin composition (Mw43400 and Mw / Mn1.77 consisting of methyl methacrylate / methacrylic acid = 95/5) adjusted to a concentration of 1.0% by mass using PGMEA as a base material on an 8-inch silicon wafer. The copolymer) was applied using a spinner, baked at 200 ° C. for 60 seconds, and dried to form a base material layer having a film thickness of 20 nm on the substrate.
Next, the portion of the base material layer other than the substrate adhesion portion is removed with a solvent (PGMEA), and the solution (solvent; PGMEA) of the block copolymer (1) is spin-coated on the base material layer (rotation speed 7500 rpm, 60 seconds). )did.
The coating film thickness of the layer containing the block copolymer (1) (hereinafter referred to as “resin composition layer for forming a phase-separated structure”) was 16 to 20 nm.
The substrate coated with the resin composition for forming a phase-separated structure was heated at 130 ° C. for 12 hours under a reduced pressure atmosphere and annealed to form a phase-separated structure.
After that, the block was selectively removed to form a line-and-space pattern.
<垂直配向性の評価>
実施例1において形成されたパターンをの表面を走査型電子顕微鏡SU8000(日立ハイテクノロジーズ社製)で観察し、以下の評価基準に従って垂直配向性を評価した。その結果を表1に示す。
○:基板に垂直な相分離構造が確認された。
×:基板に垂直な相分離構造が確認できなかった。
<Evaluation of vertical orientation>
The surface of the pattern formed in Example 1 was observed with a scanning electron microscope SU8000 (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation), and the vertical orientation was evaluated according to the following evaluation criteria. The results are shown in Table 1.
◯: A phase separation structure perpendicular to the substrate was confirmed.
X: The phase separation structure perpendicular to the substrate could not be confirmed.
<ラフネスの評価>
ブロック共重合体溶液より減圧下で溶媒を除去し、さらに真空下で110℃で24時間加熱を行うことでフィルム状のサンプルを得た。酸化ルテニウムによる染色処理を行った後、TEMによる観察を行し、以下の基準に従ってラフネスを評価した。
○:ライン同士がつながってしまうブリッジが観察されなかった。
×:ブリッジが観察された。
<Evaluation of roughness>
The solvent was removed from the block copolymer solution under reduced pressure, and the mixture was further heated at 110 ° C. for 24 hours under vacuum to obtain a film-like sample. After dyeing with ruthenium oxide, observation with TEM was performed, and roughness was evaluated according to the following criteria.
◯: No bridge connecting the lines was observed.
X: A bridge was observed.
[実施例5、6]
ブロック共重合体(1)の代わりに、ブロック共重合体(2)又はブロック共重合体(3)を用いたこと以外は、実施例4と同様に相分離構造を形成させた。その後、ブロックの選択的除去処理を行い、ライン&スペースパターンを形成した。形成されたパターンについて、実施例4と同様にして垂直配向性及びラフネスを評価した。その結果を表1に示す。
[Examples 5 and 6]
A phase-separated structure was formed in the same manner as in Example 4 except that the block copolymer (2) or the block copolymer (3) was used instead of the block copolymer (1). After that, the block was selectively removed to form a line & space pattern. The formed patterns were evaluated for vertical orientation and roughness in the same manner as in Example 4. The results are shown in Table 1.
[比較例1~3]
ブロック共重合体(1)の代わりに、下記に示すブロック共重合体(4)、(1’)又は(5)を用いたこと以外は、実施例4と同様に相分離構造を形成させた。その後、ブロックの選択的除去処理を行い、ライン&スペースパターンを形成した。形成されたパターンについて、実施例4と同様にして垂直配向性及びラフネスを評価した。その結果を表1に示す。
[Comparative Examples 1 to 3]
A phase-separated structure was formed in the same manner as in Example 4 except that the block copolymer (4), (1') or (5) shown below was used instead of the block copolymer (1). .. After that, the block was selectively removed to form a line & space pattern. The formed patterns were evaluated for vertical orientation and roughness in the same manner as in Example 4. The results are shown in Table 1.
Claims (7)
前記第2ブロックは、
下記一般式(u2-1-1)で表される構成単位(u21)の繰り返し構造を有する重合体からなるブロック(b21)と、
ジメチルシロキサンから誘導される構成単位(u221)の繰り返し構造を有する重合体からなるブロック(b22)と、
を含み、
前記ブロック(b22)は、前記第1ブロックと前記ブロック(b21)との間に位置している、ブロック共重合体。
The second block is
A block (b21) made of a polymer having a repeating structure of a structural unit (u21) represented by the following general formula ( u2-1-1 ), and a block (b21).
A block (b22) composed of a polymer having a repeating structure of a structural unit ( u221 ) derived from dimethylsiloxane , and a block (b22).
Including
The block (b22) is a block copolymer located between the first block and the block (b21).
前記工程(a)で調製された第1ブロックに、ジメチルシロキサンを付加重合させて、第1ブロックとブロック(b22)とが結合したブロック共重合前駆体を調製する工程(b)と、
前記工程(b)で調製されたブロック共重合前駆体に、下記一般式(u2-1-1)で表される構成単位(u21)を誘導する単量体(m21)を付加重合させて、第1ブロックとブロック(b21)との間にブロック(b22)が位置したブロック共重合体を調製する工程(c)と、
を有し、
前記工程(c)において、前記ブロック共重合前駆体に前記単量体(m21)を付加重合させる際の反応温度を、前記工程(b)で前記第1ブロックにジメチルシロキサンを付加重合させる際の反応温度に比べて低い温度に設定する、請求項1~3のいずれか一項に記載のブロック共重合体の製造方法。
The step (b) of preparing a block copolymer precursor in which the first block and the block (b22) are bonded by addition polymerization of dimethylsiloxane to the first block prepared in the step (a).
A monomer (m21) that induces a structural unit (u21) represented by the following general formula ( u2-1-1 ) is addition-polymerized to the block copolymer precursor prepared in the step (b). The step (c) of preparing a block copolymer in which the block (b22) is located between the first block and the block (b21), and
Have,
In the step (c), the reaction temperature when the monomer (m21) is addition-polymerized to the block copolymer precursor is set, and the reaction temperature when dimethylsiloxane is addition-polymerized in the first block in the step (b). The method for producing a block copolymer according to any one of claims 1 to 3, which is set to a temperature lower than the reaction temperature.
前記のブロック共重合体を含む層を相分離させる工程(ii)と、
を有する、相分離構造を含む構造体の製造方法。 The step (i) of forming a layer containing the block copolymer according to any one of claims 1 to 3 on the substrate, and
In the step (ii) of phase-separating the layer containing the block copolymer,
A method for producing a structure including a phase-separated structure.
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